¿Una funda de paraguas se convierte en un hilo mágico? El secreto de la fibra óptica explicado al instante con un experimento de reflexión total

¡Hola! Soy Ken Kuwako, tu entrenador científico. Para mí, cada día es un experimento.

En la entrega anterior, usamos una bolsa para paraguas para descubrir por qué el cielo es azul y los atardeceres son rojos mediante la “dispersión de la luz”. ¡Hoy vamos a desentrañar el secreto de la fibra óptica, esa infraestructura gigante que sostiene nuestro mundo moderno!

¿Qué es exactamente la fibra óptica?

Cuando menciono la palabra “fibra óptica”, ¿qué es lo primero que les viene a la mente? Si les pregunto a mis alumnos en clase, por lo general suelen arrugar la frente y ladear la cabeza. Es normal, ¡después de todo es algo que no se ve a simple vista! Pero cuando les muestro una de verdad y ven cómo la luz entra por un extremo y sale disparada con un brillo intenso por el otro, sus caras cambian por completo.

“¡Ah! ¡Es como las puntas brillantes de los árboles de Navidad!”

Exacto. Hoy en día es muy común verla en decoraciones navideñas. Sin embargo, el verdadero poder de la fibra óptica no está solo en su belleza. Es el corazón de nuestra sociedad actual: permite el internet de alta velocidad y ayuda a los médicos a examinar el cuerpo humano mediante endoscopios (como las cámaras gástricas). Su secreto es un fenómeno llamado “reflexión interna total“, que permite atrapar la luz en su interior sin que se escape ni una sola gota.

Parece magia, ¿verdad? ¡Pues vamos a recrear esta “magia” con nuestras propias manos usando una simple bolsa para paraguas!

Receta científica: ¡Fibra óptica casera con una bolsa de paraguas!

Qué vas a necesitar:

 
• Una pajita (popote) gruesa o una bolsa para paraguas (lo más transparente posible).

 

• Jabón (el jabón líquido de manos funciona genial, pero también sirve el de platos o sales de baño).

 

• Agua.

 

• Una linterna LED.

 

• Un puntero láser (¡el protagonista de hoy!).

Paso a paso:

Llena la bolsa para paraguas con abundante agua. Luego, añade una cantidad “¡mínima!” de jabón. Empieza con solo 1 a 3 gotas. Si te pasas, el experimento fallará. Ajustar poco a poco es la base de todo buen científico.

¿Para qué el jabón? Para crear minúsculas partículas invisibles (llamadas partículas coloidales) flotando en el agua. Cuando el láser golpea estas partículas, la luz se dispersa en todas direcciones. Esto se llama “Efecto Tyndall“, y es lo que nos permite ver claramente el “camino” que recorre la luz.

Apaga las luces y deja la habitación lo más oscura posible. ¡Aquí empieza lo bueno!

Apunta con el láser desde un extremo de la bolsa.

Echa un vistazo a este vídeo:

Incluso si apuntas el láser de forma inclinada, la luz no se escapa por los lados. Rebota una y otra vez contra las paredes internas de la bolsa hasta llegar al otro extremo. ¡El resultado es que toda la bolsa brilla con un rojo intenso como si fuera una joya!

¡Cuidado! Si la mezcla tiene demasiado jabón, la luz se bloqueará al principio y no llegará al final. La clave del éxito está en lograr una mezcla sutilmente turbia.

¡Ahora viene lo más emocionante! Juega con el ángulo del láser.

Si apuntas con un ángulo muy inclinado respecto a la pared de la bolsa… ¡llegará un momento en que la luz dejará de escaparse por completo y avanzará en zigzag por el interior!

¡Ese es el momento exacto de la “reflexión interna total“!

Cuando la luz intenta pasar del agua al aire, si el ángulo es muy bajo, la frontera entre ambos actúa como un espejo perfecto y rebota toda la luz hacia adentro. La fibra óptica real está diseñada con tal precisión que esta reflexión ocurre sin fin, permitiendo enviar información a miles de kilómetros de distancia.

Por el contrario, si el ángulo es muy directo (casi perpendicular a la pared), la luz atraviesa el plástico y se escapa. Esto se conoce como “refracción“.

Experimentar es aprender más rápido

Antes de memorizar diagramas aburridos en un libro de texto o resolver fórmulas, quiero que sientan en sus manos esa sensación de “controlar y atrapar la luz a su antojo“. Ver el fenómeno con tus propios ojos es lo que realmente enciende la chispa del interés por la física.

Para el experimento, usa una bolsa de paraguas transparente (puedes pedir una en el supermercado un día de lluvia, ¡pero no olvides pedir permiso!). Si quieres hacerlo a lo grande, puedes conseguir bolsas industriales en tiendas especializadas.

Para quienes quieran profundizar un poco más, aquí les dejo una lección en vídeo sobre la “reflexión total” y el “ángulo crítico”. ¡No se la pierdan!

¿Por qué brillan tanto los diamantes? ¿Por qué es difícil ver el cielo desde debajo del agua? Todas estas preguntas tienen su respuesta en la reflexión total. ¿Te animas a mirar el mundo con ojos científicos?

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