Observando la luz infrarroja

William Herschel
William Herschel

«La luz, a pesar de que permite ver los objetos, de por sí es invisible. Hay quien dice que se puede ver un rayo luminoso cuando éste penetra en un cuarto oscuro por un orificio abierto en una pared, o cuando conos o rayos luminosos irrumpen en los espacios entre las nubes un día nublado, procedentes de una zona (invisible) del sol como del punto, en el cual convergen todas las líneas paralelas. Pero lo que vemos en este caso, no es la luz, sino innumerables partículas de polvo o niebla que reflejan cierta parte de la luz que incide en ellas.

Vemos la Luna porque la ilumina el Sol. Donde no hay Luna, no vemos nada, aunque estamos seguros de que la veremos cuando vuelva a ocupar la misma posición, y que veríamos el Sol si estuviéramos en la Luna (dondequiera que se encuentre, a menos que no esté tapada por la Tierra). Por consiguiente, en cada uno de estos puntos siempre hay luz solar, aunque es imposible verla como un objeto cualquiera. Existe, pues, en forera de proceso.

Lo que acabamos de explicar respecto al Sol, también se refiere a las estrellas; por eso, cuando contemplamos el cielo nocturno no vemos sino un fondo oscuro, excepto las direcciones en que vemos estrellas, aunque estamos seguros de que todo el espacio (fuera de la sombra de la Tierra) es atravesado constantemente por haces luminosos…»

Jhon Herschel

Fuente: Física Recreativa

 En realidad, de todo el espectro electromagnético, la ventana visible, en los términos que señala Jhon Herschel (hijo del famoso astrónomo William Herschel), corresponde sólo a una pequeña parte de la misma. Observa en la película de qué fracción del espectro hablamos.

 

En el año 1800, William Herschel, descubridor del planeta Urano, descubrió la luz infrarroja. ¿Cómo lo hizo? Pues es una historia muy interesante. Aquí una versión del experimento editado por el grupo del telescopio Spitzer del Caltech (Instituto Tecnológico de California).

ANTECEDENTES:

Herschel descubrió la existencia de la luz infrarroja haciendo pasar luz solar a través de un prisma de vidrio, en un experimento similar al que describimos aquí. La luz solar, al pasar a través del prisma, es dispersada en un arco iris de colores denominado espectro. El espectro contiene todas las radiaciones visibles (colores) que componen la luz del Sol.

Herschel estaba interesado en medir la cantidad de calor en cada uno de los colores, y para ello utilizó termómetros con bulbos ennegrecidos para medir sus distintas temperaturas. Herschel notó que la temperatura aumentaba al pasar de la parte azul a la parte roja del espectro visible. Colocó entonces un termómetro un poco más allá de la parte roja del espectro, en una región donde no había luz visible, y descubrió que la temperatura era todavía más alta.

Herschel concluyó que existía otro tipo de luz más allá del rojo, que no podemos ver. Este tipo de luz luego se llamó infrarrojo. El prefijo infra proviene de la palabra latina que significa abajo. Aunque el procedimiento que describiremos es un poco diferente al experimento original de Herschel, los resultados obtenidos son similares.

MATERIALES:

Un prisma de vidrio (los prismas de plástico no dan buen resultado con este experimento), tres termómetros de alcohol, pintura negra o un rotulador o marcador permanente de tinta negra, tijeras, un soporte para el prisma, una caja de cartón y una hoja blanca.

PREPARACIÓN: Para realizar el experimento eficazmente, es necesario ennegrecer los bulbos de los termómetros . Una forma de hacerlo es pintarlos con la pintura negra, cubriéndolos con una cantidad casi igual de pintura. Los bulbos de los termómetros se ennegrecen para que absorban mejor el calor. Después de que la pintura se haya secado, coloque los termómetros juntos de tal forma que las escalas de temperatura queden alineadas como se muestra en la Figura 1.

 

PROCEDIMIENTO:

El experimento se debe conducir al aire libre, en un día soleado. Las condiciones de nubosidad variable, tales como la presencia de cúmulos dispersos o neblina pesada, reducen el efecto. La disposición del experimento se muestra en la Figura 1. Se comienza colocando la hoja blanca, en forma plana, en el fondo de la caja de cartón.

En el siguiente paso, el prisma se coloca cuidadosamente en el borde superior de la caja, de modo que quede del lado del sol. La manera más fácil de montarlo es cortar parte del borde superior de la caja. La muesca del recorte debe sostener el prisma de forma ajustada y permitir su rotación sobre su eje longitudinal. Es decir, que los cortes verticales laterales se deben realizar a una distancia ligeramente menor que la longitud del prisma, en tanto que el corte inferior debe ser un poco más profundo que el ancho del prisma. Luego, el prisma se coloca dentro del recorte y se hace girar hasta que aparezca un espectro lo más amplio posible en la zona de sombra, sobre la hoja blanca situada en el fondo de la caja.

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Figura 1

Para obtener una amplia gama de colores, posiblemente sea necesario levantar ligeramente el extremo de la caja del lado del sol. Después de asegurar el prisma en posición, coloque los termómetros a la sombra y registre la temperatura ambiente. Coloque ahora los termómetros en la luz del espectro, de manera que cada bulbo esté en uno de los colores: uno en la región azul, otro en la región amarilla, y el tercero un poco más allá de la región roja visible (vea la Figura 2).

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Figura 2

Las temperaturas demoran unos cinco minutos en alcanzar sus valores finales. Registre las temperaturas en cada una de las tres regiones del espectro: azul, amarillo y un poco más allá del rojo. Mientras lee las temperaturas, no retire los termómetros del espectro y no bloquee su luz.

 Figura3

Figura 3

A propósito, el descubrimiento de Herschel ha tenido innumerables aplicaciones que van desde el arte, pasando por la medicina, hasta la astronomía. De hecho, el telescopio Spitzer ha sido construido para poder escudriñar las radiaciones infrarrojas provenientes del Universo. Un ejemplo de ello es la visión del Spitzer de la nebulosa de emisión IC1936 del video. Observe como cambia nuestra visión del universo cuando pasamos de la radiación visible a la infrarroja.

 

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