Espectros… pero de luz


A mediados del siglo XVII un joven científico inglés quería averiguar por qué veíamos las hojas de los árboles verdes, el cielo azul y el algodón blanco. Para ello miraba directamente al Sol con un solo ojo hasta que los colores cambiaban ante sus ojos. Se dedicó a ello con tanta dedicación que tuvo que encerrarse durante varios días en su habitación, totalmente a oscuras, hasta que dejó de ver miríadas de puntitos luminosos flotando ante sus ojos. Este inconsciente investigador era el gran Isaac Newton.

Años más tarde volvió a la carga, esta vez con algo más de precaución. Entonces, la teoría en boga en el círculo académico era que los colores eran una mezcla de luz y oscuridad. Había incluso una escala, que iba del rojo brillante, pura luz blanca con una cantidad mínima de oscuridad, hasta el azul apagado, paso previo al negro, que era la casi completa desaparición de la luz en la total oscuridad. A Newton no le convencía esta explicación: si se escribe con tinta negra sobre un papel blanco la escritura no aparece coloreada…

Newton comenzó a experimentar lo que se conocía como “el celebrado fenómeno de los colores”. Los científicos utilizaban el prisma para sus trabajos con los colores y pensaban que había algo en él que era el culpable de la coloración de la luz. Además, colocaban la pantalla sobre la que incidía la luz que salía del prisma muy cerca de él, de manera que lo que se veía era sólo un manchurrón de colores. Newton se dio cuenta que la clave estaba en separar la pantalla todo lo que pudiera del prisma. Y surgió el arco iris. Pero aún debía hacer un experimento crucial. A la pantalla donde llegaba la luz descompuesta en colores le hizo una pequeña rendija para que sólo la atravesara la luz verde y detrás puso otro prisma. Newton comprobó que la luz que salía de este segundo prisma no estaba coloreada, sino que era seguía siendo verde. Acababa de demostrar que la luz blanca no era otra cosa que una mezcla de colores y el prisma únicamente los separaba. En el caso del arco iris, las gotas de agua actuaban igual que un prisma.

En 1873 aparecía la segunda gran obra de la historia de la física –la primera, obviamente, son los Principios de Newton–: Tratado sobre electricidad y magnetismo, del escocés James Clerk Maxwell. En él justifica matemáticamente que la electricidad y el magnetismo no son más que dos caras de un mismo fenómeno y demuestra que se pueden generar ondas electromagnéticas. De hecho, la luz descompuesta por Newton no es más eso.

Los seres humanos solemos confundir las partes con el todo y en el caso de la luz así lo hacemos. Como nuestros ojos están diseñados para ver ciertas ondas electromagnéticas, creemos que la luz son sólo los colores del arco iris. Sin embargo hay muchos más “colores” que no vemos. Lo que nuestros ojos reciben es una pequeñísima parte de lo que se conoce como el espectro electromagnético, donde debemos incluir las ondas de radio, las microondas, los infrarrojos, el ultravioleta, los rayos X y los rayos gamma. Todo lo que existe en el universo, desde el virus más pequeño a la galaxia más enorme, emite luz en alguno –o todos– de estos rangos.

¿Cómo los ordenamos? Los físicos usan la longitud de onda. Para entender lo que es imaginemos olas avanzando hacia la playa: la distancia entre dos crestas consecutivas es la longitud de onda. Teniendo en cuenta esto, los colores no son más que luz de distintas longitudes de onda y las ondas de radio serían las ondas electromagnéticas que tienen las longitudes de onda más largas –mayor distancia entre crestas– y los rayos gamma, las menores. Además la longitud de onda está relacionada con la energía que transporta la onda: cuanta mayor sea, menor es la energía. De este modo, la radiación gamma es la más energética de todo el espectro electromagnético. También hay diferencias significativas a la hora de generarlas. A medida que disminuye la longitud de onda debemos ir profundizando en la estructura de la materia para encontrar un fenómeno que la genere. Así, mientras que la luz visible es producto de transiciones entre las órbitas de los electrones más externos que giran en torno al núcleo atómico, la radiación gamma se produce por transiciones de protones y neutrones dentro del propio núcleo.

Hasta bien entrado el siglo XX la única información que disponíamos del mundo era la que nos llegaba de la parte visible del espectro electromagnético. Poco a poco fuimos siendo capaces de construir “ojos” capaces de “ver” en otras longitudes de onda y una nueva visión del mundo, hasta entonces inaccesible, apareció ante nuestros limitados ojos: la observación en onda radio y en rayos X y gamma nos ha descubierto un universo violento y explosivo, las microondas han cambiado nuestra vida cotidiana con hornos y móviles, los ultravioleta son utilizados por plantas y animales para resaltar sobre el entorno y por nosotros para el control de plagas de ciertos insectos.

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Un comentario Agrega el tuyo

  1. gary dice:

    esta padre pero no es lo k busco grasias

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