Mangueras de luz

Por Yasab Ruiz Hernández

Es padre pasar por un parque en la noche. Es aún más padre pasar por ese parque cuando hay una fuente. Y es todavía más padre cuando el lugar de donde sale el agua está iluminado con luces de colores, de tal forma que toda la fuente se ve colorida.

Fountain of Light. Fotografía de Leszek.Leszczynski liberada bajo una licencia Creative Commons By 2.0.

La más grande de las fuentes de luz en el Parque de las Fuentes de Warsaw.

El agua actúa como un medio para que la luz viaje a través de ella. A lo largo de todo el chorro que sale de la fuente se desprenden gotas que dejan pasar los rayos de luz transmitidos por toda el agua que estuvo antes de ellas; nuestros ojos captan dichos rayos de luz, causando que veamos el hilo de agua completamente iluminado.

De acuerdo con la ley de refracción de Snell, cuando un rayo de luz pasa de un medio a otro, se desvía dependiendo de los índices de refracción del material por la expresión:

n1senθ1=n2senθ2.

Donde θ1 y θ2 son los ángulos que hacen los rayos con la vertical y n1 y n2 indican que tan rápido viaja la luz en cada medio.

Ahora, si la luz va de un medio donde viaja más lento a uno donde viaja más rápido, p. ej. del agua al aire, hay un cierto ángulo, llamado ángulo crítico en el cual la luz que intenta salir se refleja internamente hacia el mismo medio de donde intenta salir. En el chorro de agua, cuando se acerca a la zona de contacto con el aire, los rayos de luz se reflejan internamente, lo que permite a la luz seguir viajando a través del agua (salvo las gotas que se desprenden, en donde la luz sí puede salir).

Laser in fibre. Fotografía de Timwether liberada bajo una licencia Creative Commons By-Sa 3.0.

Láser rebotando a lo largo de un tubo de acrílico ilustrando la reflexión interna total en una fibra óptica multimodal.

Como ya se había mencionado en algún post anterior de este blog (Spectrum por tazale), la luz que vemos es parte del espectro electromagnético. Y podemos usar este espectro para mandar información o datos. Entonces, si utilizamos el fenómeno de la fuente de luz, en un material sintético, podemos hacer que la información se curve y viaje como nosotros decidamos.

Es en este punto donde nace la fibra óptica, que es una fibra transparente poco más delgada que un cabello humano, que actúa como una guía para transmitir luz entre los dos puntos de la fibra (como el chorro de agua). ¿Por qué es mejor que usar alambres, como de cobre o de acero para transmitir información? Porque transmite las señales con menos pérdida, permite enviar más datos por unidad de tiempo y no le afecta la influencia electromagnética.
Está fabricada de tal modo que el rayo de luz va viajando a través de la fibra como una serpiente que entra al tubo, se va a las paredes, vuelve al centro, se va a la otra pared y sigue (ver la imagen anterior).

Por la flexibilidad y capacidad que tenemos de manipularla, la fibra óptica tiene diversas aplicaciones. Se puede usar en las telecomunicaciones y transmisión de información porque es flexible y se puede manejar en forma de cables. Es muy efectiva para comunicaciones a gran distancia por su poca atenuación de la señal y en comunicaciones a corta distancia porque puede transmitir más datos que un cable eléctrico tradicional. Además, por su tamaño, por ser inmune a influencia electromagnética externa y por no requerir energía eléctrica para recibir la información es usada también en instrumentos de medición. Por último, por la capacidad de “doblar” la luz, se usa para observar lugares a donde la luz no llega directamente, como el estómago de una persona o el interior de una turbina; también utilizándose en adornos y sistemas de iluminación.

Colorful fibers - mirrored and cropped square por Memphisto en Wikimedia Commons, derivado del trabajo de 30041196@N06. Liberado bajo una Licencia Creative Commons By-Sa 2.0

Fibras ópticas transmitiendo colores.

Es muy atrayente e interesante ver como la humanidad tiende a observar un fenómeno, lo estudia y lo aplica en cosas que les puede servir. Como dijo Michu Kaku, publicado por Heroelago, nacemos científicos.

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3 comentarios el “Mangueras de luz

  1. Aquí les dejo un video de “señor ingeniero” (engineer guy) que habla precisamente de la reflexión interna total y del funcionamiento de la fibra óptica…

    Buen aporte…

  2. Gracias por el video. Aquí vemos más detalladamente cómo funciona la fibra óptica, como se fabrica y como envía información.

    Y también gracias por los comentarios. Es más padre escribir cuando hay una interacción con el público que nos lee. 🙂

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