2006-09-15

Más sobre la luz.- Polarización, y como funciona el IMAX-3D

Antes de seguir con la historia sobre la velocidad de la luz (anteriores capítulos aquí y aquí), hay que explicar un pequeño detalle sobre su propagación.

¿Cómo se mueve la luz? En linea recta... bueno sí, vale, más o menos se puede aceptar, aunque quizá algún día veamos que no es exacto. Igual la pregunta más adecuada es ¿qué es la luz?. Una onda.

Todos sabemos, y si no lo sabemos me creeis, que un campo eléctrico variable genera un campo magnético. Si el campo eléctrico varía siempre igual, el campo magnético es constante, pero si varía ahora de una manera y ahora de otra, el campo magnético también cambia. Pero un campo magnético que cambia genera un campo eléctrico y si el campo magnético no cambia siempre igual el campo eléctrio varía y entonces... y así, hasta que se encuentra algo que lo interrumpa. En primera aproximación, ESO son las ondas electromagéticas. Por ahora sencillo, ¿no?.

Bueno, pues vamos a fijarnos solo en el campo eléctrico y nos olvidamos del magnético. Hemos dicho que la luz es una onda, así que, podemos imaginarnosla como tal, como una función seno o coseno, con su frecuencia, su periodo su longitud de onda y su amplitud.



El campo eléctrico cambia en cada punto. Primero no vale nada, luego es un poco mayor, luego un poco más, hasta que llega a un máximo y luego empieza a decrecer... pero esto es secundario, lo importante es en la dirección en la que crece y decrece. Es dificil de dibujar sobre papel, pero voy a intentar explicarlo.

La luz normal, se comporta de tal manera que el campo primero puede que crezca hacia arriba y vuelva a cero, pero después igual no crece hacia arriba ni hacia abajo (como le tocaría), sino que se inclina un poco hacia nosotros, y la siguiente vez se inclina más todavía, y así en todos los puntos. ¿Empieza a complicarse, no? Lo que quiero expresar, es que no siempre se puede dibujar la onda en un papel, vivimos en un mundo en 3D (ejem ¡mentira!), y la onda puede ocuparlas todas.

Si pudieramos ver la funcion del campo eléctrico según la luz se acerca a nosotros veríamos algo así:



Como se ve no tiene forma definida, pero si la inclinación fuera cada vez un poco más inclinada, y siempre se inclinara lo mismo, sería algo un poco más conocido, un circulo. A esto se le llama luz circularmente polarizada.

Ahora imaginemos que hacemos pasar esa luz por una rendija muy estrecha. Solo pasará la luz que vibra en esa dirección de la rendija. Es como si yo voy dando saltos y me encuentro con una puerta muy ancha, pero por la que hay que pasar agachado, aunque vaya en linea recta, no podré pasar, sin embargo si la puerta fuera muy estrecha, pero muy alta, pasaía sin problemas. O al contrario, si voy borracho perdido, con el cuerpo doblado y haciendo eses, pasaría por la primera puerta sin problemas, pero por la segunda, la estrecha y alta, no sería capaz. A la luz le pasa algo parecido.

Entonces la luz que pasa por esa rendija, como ya no se inclina, SÍ se puede dibujar en una hoja de papel, en un plano, es luz plano-polarizada (o rectilineamente polarizada, porque si la vieramos venir sería una linea recta). Es esta luz la que nos interesa para los experimentos, ¿por qué? Vamos a ello.

Si yo tengo dos ondas se suman. Entonces si tengo una cuyo valor es +1 y otra -1, el resultado será 0... PUES NO. Esto entra dentro del algebra vectorial, porque no solo hay que sumar sus valores, sino hay que tener en cuenta hacia donde van, su inclinación. Si una vale +1 porque está hacia arriba y la otra menos uno porque está hacia abajo, el resultado sí es cero, pero si una es +1 por estar hacia arriba pero la otra es -1 por estar hacia la izquierda... es como sumar peras con manzanas, da frutas, pero ni peras ni manzanas... vamos que no se pueden sumar así de facil.



Entonces, y aquí viene lo bueno, para que dos ondas interfieran una con la otra, tienen que estar polarizadas en el mismo plano. Tanta historia pa' una mierda de frase.

Por ejemplo, existen unos cristales polarizados, que estan formados (aproximadamente) por esas ranuritas de las que hablábamos antes (lo de las puertas y yo borracho, que eso fijo que os ha quedado). Si pones dos cristales juntos, la luz que pasa depende de cómo los coloques. Si lo pones de manera que las ranuras coinciden solo pasará la mitad de la luz (igual que si solo hubiera un cristal) que vendrían a ser los locos que saltan o los borrachos, pero no los dos, depende de como esté orientada la ranura/puerta. Pero si giras un cristal, la luz dejará de pasar, porque es como si después de la puerta alta y estrecha pones una ancha y bajita, la primera puerta solo la pasan los que saltan, que no pasaran la segunda, y los que podrían pasar la segunda, que son los borrachos, no han podido pasar la primera, así que al final, no llega nadie (tanta puerta que atravesar me recuerda a humor amarillo).

Una tecnología que usa este fenómeno (aparte de usarse en gafas de sol, fotografía y demás óptica), es en los cines IMAX-3D. Las personas vemos en 3D porque tenemos dos ojos separados, entonces cada ojo ve una imagen un poco diferente de la que ve el otro (probadlo guiñando uno y otro alternativamente, es verdad). La pantalla del cine es plana, así que se tiene que apañar para enviarnos dos imagenes a la vez, que sean un poco diferentes, y que llegue cada una a un ojo. Eso lo logran con luz polarizada. Si miramos la pantalla sin gafas, se verá borrosa y notaremos que efectivamente hay dos imagenes superpuestas, lo genial, es que cada imagen es de luz polarizada, y están polarizadas en perpendicular, una en horizantal y otra en vertical (en realidad es una a +45º y la otra a -45º, pero no compliquemos las cosas), y las gafas tienen cristales con rendijas de esas, de manera que a cada ojo solo le llega una imagen. Así, el cerebro reconstruye lo que ve y le da profundidad aunque no la tenga. Maravillas de la técnica.

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