Una lección de Física recreativa.

Hoy debería colgar aquí algún apunte de ese cursillo a vuelapluma que voy escribiendo. Sin embargo,caramba! estamos en fiestas, y demasiado licor y demasiados polvorones no son los mejores ayudantes para escribir algo coherente. Afortunadamente Rafa, aquel buen amigo que me chupó el protagonismo en el viaje a Finlandia (y eso que no venía) escribió una deliciosa entrada en un foro de astrofotografía acerca de una foto mia y un curiosísimo efecto. Para que esa entrada no se perdiera en las profundidades de los mensajes viejos, le pedí que me dejara publicarla y aquí está, así que Rafa, dobles gracias, por escribirlo y por librarme de escribir .

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Os voy a contar una pequeña historia sobre óptica y como se pone Murphy cuando tiene un día gracioso. Empecemos por la óptica....

Consideremos una lámina de material dieléctrico con las caras perfectamente paralelas. Cuando iluminamos dicha lámina con un haz plano de luz monocromática, ocurren cosas muy curiosas. A medida que variamos el espesor de la lámina, o bien la longitud de onda de la luz, llega un momento en que el espesor de la lámina es un múltiplo entero de la longitud de onda. Veamos lo que pasa cuando llega la luz. El la primera superficie de la lámina, parte de la luz pasa y parte se refleja. Seguimos adelante con la luz que pasa dentro de la lámina. Al llegar a la segunda superficie, se vuelve a producir el mismo fenómeno, parte de esa luz se refleja. En ese momento tenemos un haz avanzando en cada dirección dentro del mismo medio. Como el espesor de la lámina es justo un número entero de longitudes de onda, esas dos ondas se refuerzan. Si el espesor aumenta o disminuye hasta ser media longitud de onda mayor o menor, las ondas estarán desplazadas en fase de tal modo que se cancelaran.

Así, con una simple lámina de caras paralelas, acabamos de construir un interferómetro. Es el conocido como interferómetro de Fabry - Perot y el fundamento teórico de los filtros interferenciales. ¿Eso tan simple? ¿Una simple lámina de cristal es un interferómetro? Pues sí, aunque en la vida real, es muy complicado que una ventana nos genere interferencias ¿no?. Claro, en realidad un vidrio "de ventana" no tiene, ni de lejos, las caras lo suficientemente paralelas para que el efecto sea significativo.

Sin embargo, si que tenemos a nuestro alcance otros dispositivos que pueden valer como interferómetros, como por ejemplo un portaobjetos o un cubreobjetos de microscopía. O un filtro UV de esos que ponemos para proteger los objetivos fotográficos.

Un momento, estaréis pensando, yo tengo un filtro puesto en mi cámara y nunca he visto esas interferencias. También es cierto. En general nunca recibes un haz plano de luz monocromática sobre el objetivo (produciría una foto bastante aburrida... en general). Por el contrario, recibes haces más o menos esféricos. Desde el punto de vista del filtro interferencial, si consideramos un haz esférico, en el eje óptico la situación es la descrita, pero a medida que nos alejamos del eje lo que tenemos es que el espesor de la lámina aparente aumenta (la luz que llega oblicua recorre un camino dentro de la lámina superior a la que incide perpendicularmente). Esto generaría anillos concéntricos de interferencia alrededor del eje óptico. Vale, vale, pero tampoco veo eso en mis fotos. Claro, la luz que usas habitualmente NO es monocromática. Suele ser continua (o bastante aproximada si usas luz fluorescente) y por lo tanto cada longitud de onda genera anillos de diferente diámetro y se superponen unos con otros anulando ese patrón interferencial. Menos mal que en la naturaleza no tenemos fuentes de luz monocromáticas puras.

Y ahora es cuando a Murphy le sale el día gracioso. Hace unos 8 minutos, un protón abandonaba la cromosfera solar a velocidades próximas a las de la luz. Tras estos 8 minutos de vuelo, por casualidades geométricas, su vector momento lo ha llevado directamente hacia el tercero de los planetas que orbitan el Sol. Al llegar allí, de repente el protón se ha ido encontrando con un ambiente cada vez más denso, con incontables átomos y moléculas a su alrededor. Hasta que de repente, si esperárselo a aparecido frente a él una molécula de oxígeno. Lo colisión ha sido tremenda. Tan tremenda que algunos electrones han sido despedidos de sus orbitales. Pero claro, esa situación, rodeado de otros iones no es estable y los tímidos electrones han corrido raudos a ocupar sus orbitales vacantes. Pero para poder hacerlo, antes tenían que desprenderse de la energía transmitida por la colisión. Y se han desprendido de la única manera que conocen: desprendiendo un fotón. Y solo uno. Y de una única longitud de onda. Los electrones son así de simples. Solo saben hacer una cosa. Pero la hacen muy bien y de forma muy eficiente y precisa.

Varios kilómetros por debajo de esta opereta particulera, unos cuantos foreros están pasando un frío polar junto a sus cámaras de fotos. Los millones de colisiones que se producen en la capa exterior de la atmósfera generan un número suficiente de fotones como para excitar las terminaciones nerviosas de sus retinas. Esos impulsos nerviosos son interpretados por las neuronas de su cortex cerebral y unos microsegundos después se escuha:

"Oohhh, mira que bonita!"

Sin embargo uno de los foreros no ha recordado que un vidrio suficientemente plano y una luz monocromática son malos compañeros.

72 segundos después se cierra el obturador. Un segundo y medio más tarde el RAW se guarda en la tarjeta de memoria.

Cinco días después, el conversor de RAW procesa los bytes almacenados, los interpreta y muestra la imagen en la pantalla de cierto ordenador en una colina de Canyelles...

"¿Pero que cojones?".... A lo lejos se escucha la risa del fantasma de Murphy (siempre regresa a la Tierra para Halloween, para "arreglar" algún que otro disfraz)

Si señores, la aurora es una fuente natural de luz monocromática, los filtros fotográficos son unos magníficos interferómetros y aquí podéis ver el resultado obtenido por Pelu:


Pincha en la foto para verla en gordo

¿Veis los anillos concéntricos superpuestos sobre esa magnífica aurora?

Aquí hay un detalle de la zona de la rama, donde se puede ver como con luz policromática los anillos no son visibles, pero si con la luz verde de la aurora




Y aquí se acaba la historia del interferómetro, las auroras y el fantasma de Murphy.

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Aquí vuelvo a apostillar yo. Mi filtro UV es de los más baratos. Tan barato que muchos poseedores de equipos fotográficos cambian de acera cuando me ven con esos filtros montados en mis objetivos. Tan baratos que una vez, en un bautizo, el cura me echó de la Iglesia. Sin embargo, mire usted por donde, la calidad de las superficies del filtro y el paralelismo de las dos caras está del orden de la longitud de onda de la luz, que se mide en nanómetros. Así que si en algún momento alguien se pregunta como narices me permito de vez en cuando los viajes que enseño en la galería, que me imagine con una 350D, objetivos plastic y filtros de todo a 100...