domingo, 30 de agosto de 2015

Microscopio con un puntero láser

Uno de los experimentos más sencillos y alucinantes que se pueden hacer en casa es apuntar con un láser a una gota de agua y ver la imagen que se crea en una pared blanca tras la gota. La gota se puede generar fácilmente en la punta de una jeringuilla.

Si al agua está muy limpia se ven pocas cosas, lo bonito es que esté "sucia". Si no hay a mano agua de charco, estancada, se puede usar un poco de saliva. Por ejemplo mojar un palillo en saliva y tocar con el la gota. Entonces aparece todo un universo de manchas en la pared.

¿Cómo funciona todo esto, qué es lo que se ve?

Es una especie de microscopio que genera una imagen de las partículas microscópicas (bacterias, motas de polvo, etc.) que hay en la gota de agua. En los microscopios habituales, con lentes y todo eso, es muy difícil enfocar, hay que colocar las lentes a una distancia precisa de la muestra para poder ver algo enfocado. En cambio en nuestro experimento no importa que el láser se ponga más o menos lejos de la gota, ni lo lejos que esté la pared. En realidad de cada partícula no estamos viendo una imagen propiamente dicha sino un patrón de difracción generado por ella. Para entender qué es eso de un patrón de difracción, me ha encantado la figura siguiente. En ella se ve un frente de onda (las rayitas verdes de la izquierda) que llega a una esfera. la esfera hace sombra, pero sus bordes se convierten en emisores de luz, por el fenómeno de la difracción. Un poco más adelante (hacia la derecha), la luz que viene de un borde se encuentra con la de otro y comienza a interferir, en los puntos donde coinciden dos máximos hay luz más intensa, y dónde coinciden máximo y mínimo se anula la intensidad.

Ese patrón de máximos y mínimos se mantiene a medida que nos vamos hacia la derecha, haciéndose progresivamente mayor. Recordemos que esta figura representa un corte bidimensional, si imaginamos que lo giramos para obtener la figura que se proyecta realmente en la pantalla ¿que obtendremos? Obtendremos una serie de círculos concéntricos brillantes y oscuros alternados, justo lo que se ve en la foto inicial. Si la partícula es de una forma no  esférica, el patrón que observaremos tendrá esa forma, como si fuera una sombra solo que hecha de bandas brillantes y oscuras alternadas. Eso es el patrón de difracción. Ese patrón se ve nítido a cualquier distancia, más grande cuanto más lejos esté la pantalla de la gota, eso si.

No se si estos microscopios de difracción tienen alguna utilidad práctica seria, pero como divertimento doméstico resultan algo magnífico. Hace unos meses grabamos un vídeo en el que se ve lo fácil que se puede hacer (aunque admite muchas mejoras, claro, como fijar el láser por ejemplo, pero buscábamos la versión más simple).

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