domingo, 22 de febrero de 2009

Birrefringencia

Este es un fenómeno óptico muy curioso que aparece en los materiales llamados no isótropos. La luz al incidir sobre el material genera dos rayos de luz polarizados perpendicularmente entre si, como si el material tuviera dos índices de refracción. Un rayo seguirá las leyes de la refracción de Snell, mientras que el otro rayo (rayo extraordinario) tendrá velocidad e índice de refracción variable. Ambos rayos de luz están polarizados perpendicularmente entre si.



Existen muchos ejemplos de materiales birrefringentes: algunos plásticos, el celofán,...pero uno de los ejemplos más espectaculares es la calcita, en concreto el Espato de Islandia, que podemos ver en el siguiente video:




Os dejo con otro vídeo muy interesante sobre estos efectos ópticos realizado por rblest, donde nos habla sobre materiales como la calcita y sobre sus propiedades de polarización. En otro artículo realizaremos mas demostraciones sobre polarización y hablaremos mas sobre este fenómeno.



Saludos

Sergio

PD: Se ha editado otro artículo sobre polarización en el blog.

miércoles, 11 de febrero de 2009

Mas substancias fluorescentes

Si el año pasado os estuve hablando de la fluorescencia y la fosforescencia, en esta ocasión os comentaré otro ejemplo muy espectacular de fluorescencia.
Como ya sabeis determinadas substancias son capaces de absorver energia en forma de luz, excitarse, para luego emitirla. El proceso es bastante mas complicado. Para entender la explicación hemos de aplicar conocimientos de mecánica cuántica, que nos dice que la luz está cuantizada, es como si se emitiera en paquetes de una cierta energia. A mayor frecuencia, mayor energia, tal y como se muestra en este esquema:



Imaginemos que una molecula es irradiada con luz ultravioleta (radiación electromagnética no visible y de energia superior a la luz natural). Un electrón de su capa de valencia es excitado a niveles superiores. Normalmente existe entonces una perdida de energia por relajación vibracional o rotacional de la molécula, hasta que llega a niveles mas bajos. No obstante, aun no ha perdido toda su energia. Para perderla totalmente ha de emitir energia, en este caso en forma de luz visible.
Mientras que la energia que absorve la molécula es de elevada energia (tanta que a los humanos puede hacernos daño), la emisión es siempre inferior a la energia absorvida.

Ahora veremos un ejemplo muy gráfico. La clorofila absorve luz ultravioleta y emite luz por fluorescencia de color rojo (justamente la zona menos energética del visible)



Sergio

lunes, 2 de febrero de 2009

Levitación diamagnética

Cuando nos hablan de magnetismo enseguida pensamos en un clavo uniéndose a un iman o dos imanes atrayendose. Es bien sabido que dos imanes al intentar unirse por polos opuestos éstos se repelen pero, ¿pueden existir materiales que siempre repelan campos magnéticos? Efectivamente existen, y se denominan materiales diamagnéticos.



Existen muchos tipos de comportamientos de los materiales frente a campos magnéticos: paramagnetismo, ferromagnetismo, diamagnetismo, ferrimagnetismo, antiferromagnetismo. Los mas importantes y conocidos son los tres primeros.

De forma general se puede decir que los materiales paramagnéticos son atraídos por imanes, aunque no de forma elevada, y no se pueden convertir en imanes permanentes. Ejemplos serian aluminio, magnesio y titanio. Los materiales ferromagnéticos son atraidos fuertemente por imanes y pueden convertirse en imanes permanentes, ejemplos serian hierro, cobalto y niquel.
Los materiales diamagnéticos son aquellos que repelen los campos magneticos, aunque de forma debil. En realidad en presencia de campos magnéticos, generan por ellos mismos campos magnéticos de oposición, creando un efecto de repulsión. Ejemplos de materiales diamagneticos serian carbono, germanio, cobre, oro y bismuto, siendo éste último uno de los mas importantes.

Existe otro material todavia mas diamagnéticos que el bismuto, el grafito pirolítico. Se trata de hidrocarburos sobrecalentados y enfriados de forma que su ordenación sea mayor. Tambien se puede obtener a traves de antracita. De esta manera obtenemos un carbono especialmente diamagnético. Si colocamos un iman de neodimio entre dos placas de grafito pirolítico, éste levitará al estar atraido por un segundo iman en la parte superior.



Efectos mas elevados de levitación son los que pueden crear los materiales superconductores, que podrian ser considerados diamagnéticos perfectos. No obstante todavia no existen materiales que presenten superconductividad a temperatura ambiente. En el siguiente video de calebblissett de youtube podemos ver un fenomeno de levitación por superconductividad. El material superconductor (generalmente YbaCuO-contienen Ytrio, Bario, Cobre y Oxigeno) es enfriado por debajo de -200ºC con nitrogeno líquido, adquiere las propiedades superconductoras y es capaz de hacer levitar un pequeño iman muy potente de neodimio. Para saber mas sobre este tema entra en el artículo de Cluster sobre Superconductividad, y su ampliación en Superconductores del tipo II.




Sergio

El vaso y la moneda

Este es un experimento muy sencillo que se puede realizar en todas las casas. Necesitaremos un vaso, una moneda y una tarjeta. Colocamos la tarjeta encima del vaso en posición horizontal y la moneda encima. Si damos un golpe rápido y fuerte a la tarjeta ésta saldrá disparada. ¿Que pasará con la moneda? ¿Sale disparada con la tarjeta o cae en el vaso? ¿Se está rompiendo alguna ley física?



En realidad no estamos rompiendo ninguna ley física, todo lo contrario. Estamos demostrando la primera ley de Newton o ley de la inercia. "Todo cuerpo tiende a permanecer en equilibrio o en movimiento uniforme (velocidad constante) a menos que actua una fuerza sobre él". Eso es lo que le está pasando exactamente a la moneda. Al no actuar ninguna fuerza sobre ella, permanece en el mismo lugar...pero, claro...ya no está la tarjeta que la sostenia...asi que cae dentro del vaso...

Sergio

PD: Mas información sobre las leyes de Newton en Tortazos y leyes de Newton.

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