Esta semana hemos estado de exámenes de evaluación por lo que no he podido dedicar el tiempo que habría querido a proyecto integrado. Hoy voy a seguir con el tema que empecé los otros días, es decir, los aspectos relativos a la interacción de la luz-materia.
Absorción selectiva. El color.
La interacción entre la luz y la materia es realmente compleja. Para entender ciertas cosas, como el hecho de que los materiales sean transparentes u opacos, y además, puedan presentar coloración, debemos tener en cuenta ciertos aspectos de esa interacción. Para simplificar, recurrimos a símiles mecánicos y a aspectos elementales de las ondas. Consideramos que los electrones de los átomos se comportan como osciladores mecánicos y haremos uso del concepto de resonancia, por el que las oscilaciones se amplifican si la frecuencia de una perturbación coincide en fase con la del oscilador. En este sentido, podemos poner el famoso ejemplo del columpio.
ESPARCIMIENTO DE LA LUZ.
Cielos azules, amaneceres y atardeceres.
Muchas veces nos hemos preguntado cosas como el porqué del cielo azul, o el porqué de las tonalidades rojizas en los amaneceres y atardeceres. Pues bien. la explicación se basa en un fenómeno llamado esparcimiento de la luz.
Cuando existen partículas en suspensión en el aire se producen reflexiones difusas de la luz que llega a estas partículas y se hacen visibles lateralmente. Este es el conocido efecto Tyndall que se produce cuando los faros del coche iluminan la niebla o entra un rayo de Sol a través de una rendija en una habitación
Si las partículas son mucho menores que la longitud de onda de la luz, al recibir la radiación solar captan parte de su energía y la emiten a su entorno en cualquier dirección. Este fenómenos es conocido como difusión de Rayleigh, segúb el cual:
La intensidad de luz esparcida es proporcional a la frecuencia elevada a la cuarta potencia.
Esto significa que la intensidad difundida correspondiente al azul y al violeta es considerablemente mayor que la del rojo. Por este motivo vemos el cielo azul (la sensibilidad de nuestros ojos al violeta es mucho menos que al azul) excepto en el haz directo en el que vemos al Sol amarillo-rojizo (falta el azul). En los amaneceres y atardeceres la luz solar atraviesa un mayor tramo de atmósfera, la luz azul se ha esparcido mucho, mientras que la luz roja no ha sufrido tanta difusión y es capaz de atravesar más distancia atmosférica. Por esta razón, la componente azul de la luz que nos llega del Sol en los crepúsculos ha sido eliminada por la difusión de la luz y la luz es claramente rojiza.
Cuando el tamaño de las partículas es igual o mayor que la longitud de onda de la luz, la difusión crece y todos los colores sufren parecida difusión, lo que da lugar al blanco. Por este motivo las nubes son blancas. Este fenómeno se observa también cuando el cielo está nublado (el gris es, en realidad, blanco atenuado) o cuando hay mucho polvo en suspensión ( color azul-blanquecino del cielo de los núcleos urbanos contaminados). Ocurre lo mismo con el humo de las chimeneas (blanco-grisáceo) debido al tamaño de las partículas en suspensión que salen de las chimeneas
Un fenómeno asociado con lo que acabamos de explicar es el de la coloración rojiza que adquiere la Luna en sus eclipses. Esto se debe a que sólo la componente rojiza de la luz solar es capaz de atravesar la atmósfera terrestre y es así, la única componente que se proyecta sobre nuestro planeta.
En la Luna, donde no hay atmósfera apreciable, no se produce este fenómeno por lo que su cielo, aun de día, es profundamente negro.
En Marte, que posee una tenue atmósfera de dióxido de carbono, el polvo formado por granos muy finos da lugar a una coloración rosa salmón.
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