Dispersión de luz por partículas

Tanque con suspensión de partículas

La luz blanca de una lámpara de baterías entra por la izquierda a un tanque de agua que tiene una suspensión de partículas muy pequeñas. La tarjeta blanca del extremo derecho se ve rojiza porque la luz del extremo azul violeta del espectro no ha llegado a ella.

La luz que no ha llegado al extremo derecho del tanque ha sido desviada hacia otras direcciones por las partículas suspendidas en el agua. Esta dispersión es preferente para la luz de longitud de onda más pequeña, la violeta y la azul. La luz de longitud de onda mayor, como naranja y roja, es menos dispersada.


Con ayuda de la química

Las partículas suspendidas en el agua son de azufre y se producen en una reacción entre dos sustancias.

Hazlo, ¡es fácil! Aquí verás cómo hacer dispersión de luz con partículas.

La reacción toma un tiempo en completarse y mientras se lleva a cabo es posible hacer observaciones sobre el efecto del aumento en la concentración de partículas. La imagen de abajo muestra varias etapas en el desarrollo de la demostración.

Secuencia de dispersión de luz

Después de un tiempo más la concentración de partículas se hace tan grande que la luz ya no avanza más, casi toda es dispersada varias veces antes de salir del tanque.

Tanque al final

La apariencia del agua es parecida a la del papel o la espuma de jabón en agua, en donde también ocurre dispersión múltiple.


Los colores del cielo

El experimento mostrado puede tomarse como un modelo de lo que sucede con la luz en la atmósfera y los colores del cielo y del sol poniente.

La luz del Sol que atraviesa la atmósfera es dispersada por las moléculas de nitrógeno y oxígeno que forman el aire. Al igual que en nuestro tanque, la luz azul es la más dispersada y la roja es la que se dispersa menos.

Cuando vemos el sol naciente o poniente su luz atraviesa un espesor de aire mayor al atravesado al mediodía, la luz entonces es más dispersada y nos llega poca o nada de luz azul y violeta por lo que vemos un Sol rojo.

Nuestro experimento puede simular el efecto si colocamos en el extremo derecho del tanque una cartulina negra con un orificio redondo cubierto con papel blanco delgado translúcido. Este orificio representa al Sol.

Orificio Sol

Al avanzar el efecto de la dispersión la apariencia del "Sol" es cada vez más roja.

(Las manchas no son solares, son sombras de burbujas y de impurezas.)


El color azul del cielo se debe a que es la luz violeta y azul la que más se dispersa. En nuestro tanque es el azul el color predominante al verlo de lado.


Polarización

Otro efecto de las partículas sobre la luz es la polarización. La luz es una onda en la que oscila el vector de campo eléctrico. En la luz no polarizada, la oscilación ocurre en todas direcciones, en la luz que es dispersada por partículas a una dirección de 90° de la original, la polarización es total y lo podemos observar con un filtro polarizador o unos lentes para sol que sean polarizadores.

El video muestra cómo verificar si unos lentes son polarizadores. Si al mirar la pantalla a través del lente que gira se oscurece y se aclara la imagen, el lente es polarizador.

Las fotos que siguen son del tanque fotografiado a través de un filtro polarizador. Las flechas de la derecha indican la orientación del filtro. La luz dispersada polarizada verticalmente es más intensa que la de polarización horizontal.

Polarización de luz dispersada

Esto también ocurre en la luz dispersada por la atmósfera. Al mirar al cielo hacia una dirección de 90° de la del Sol a través de un filtro polarizador, al girarlo se observa una variación en la intensidad de la luz. Observa eso en el video. Las flechas indican la orientación del filtro que está frente al lente de la cámara.

¡Ojo aquí! ¡No mires al Sol a través del filtro o los lentes!

Aunque mires a través de un filtro o vidrio oscuro, la radiación ultravioleta, que es invisible, daña al ojo de manera irreversible.


El color del humo

El humo contiene partículas que si son pequeñas pueden dispersar la luz de manera semejante a la que vimos en el agua. El color del humo nos da pistas sobre el tamaño de las partículas que contiene.

Humo de vela y cigarro

El humo de una vela recién apagada y el de un cigarro encendido son iluminados por una luz que incide lateralmente. ¿Qué diferencias hay en su color? ¿Qué se puede decir de sus partículas?