Soapy
12 Dec, 2011
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PRESENTATION: A soap bubble is a thin coplanar sheet of variable thickness surrounded by air. When the light affects it, a part is reflected on the external side while the transmitted to the inside reemerges after being reflected several times with a gap proportional to the thickness of the film and inversely proportional to the wavelength. The superposition of the resulting light produces interference phenomena in the form of strips of variable colour.
- Easy and inexpensive demonstration of light interference, Charles A. Sawicki, Phys. Teach. 39, 16 (2001)
- Bubble maker interference, Peter Insley, Phys. Teach. 26, 184 (1988)
9 responses to "Soapy"
Newton fue una de las primeras personas que explicó y utilizó de forma práctica este fenómeno que ya era conocido pues cuando un haz de luz blanca incide sobre una burbuja de jabón se forman regiones coloreadas. Esto mismo ocurre cuando un haz incide sobre un vidrio esférico que se coloca sobre una placa plana de vidrio, dejando una capa de aire muy delgada entre ellos. Newton hizo mediciones muy precisas en las que relacionó los anchos de las regiones iluminadas con la curvatura del vidrio. Encontró que para cada color se tenía una región iluminada de un ancho distinto. En este vídeo se explica de manera más precisa.
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El fenómeno de interferencia en láminas finas se ha aprovechado para el uso comercial en recubrimientos anti-reflectantes, filtros ópticos y espejos. Además, muchos vertebrados nocturnos también utilizan este fenómeno para incrementar la luz recibida en condiciones de escasa luminosidad. Esta estructura se denomina “tapetum lucidum”. Consiste en una fina capa de tejido situada en la retina o por detrás de ella, que refleja la luz recibida, incrementando la luz que incide sobre los fotorreceptores. Seguro que lo habéis visto en los gatos, ya que es el responsable de los ojos brillantes cuando no hay mucha luminosidad.
Para completar el proyecto dejo un enlace de hyperphysics en el que explican las propiedades ópticas de las películas finas y ponen varios ejemplos como el de la película de jabón, el revestimiento anti-reflejante y una película de aceite. Se puede ir pinchando en los enlaces para encontrar una explicación de cada ejemplo junto con algunos cálculos automatizados para resolver estos problemas.
Todos sabemos cómo son y cómo se hacen burbujas de jabón, pero… ¿Por qué son esféricas? ¿Cómo se forman realmente?
La respuesta es simple, la forma esférica es la más sencilla de adquirir, ya que es la que menos energía requiere para configurarse. Las moléculas tienden a ordenarse de manera que cubran el volumen de aire con la mínima superficie posible, lo que se traduce, por tanto, en una forma esférica. El agua jabonosa que forma la película que rodea el volumen de aire va perdiendo grosor hasta el momento en el que la pared es demasiado fina como para mantenerse estable y es entonces cuando la burbuja se rompe. En cuanto a su formación, basta con comprender que las moléculas de jabón presentan un carácter anfipático, es decir, tienen un extremo polar (hidrófilo) y un extremo apolar (hidrófobo). Cuando introducimos en ellas un volumen de aire, éstas tienden a ordenarse de manera que todos los extremos hidrófobos quedan hacia una cara (hacía el aire), y los hidrófilos a la contraria (hacia el agua). La superficie de una burbuja es precisamente eso, una fina capa de moléculas de agua retenidas entre dos capas de moléculas de jabón. Adjunto el enlace de un vídeo en el que Stereokroma ha observado con ayuda de lentes, la iridiscencia y el comportamiento del detergente en las burbujas.
En la ETSIE de la Universidad de Sevilla han hecho una estructura de madera inspirada en pompas de jabón: Bubble Pavilion. Cuando se unen las esferas de las pompas de jabón sobre una superficie plana, forman una red de triángulos equiláteros de forma natural. En esta estructura arquitectónica se simula esa configuración.
En mi andanza por Internet me he topado con el siguiente artículo (también de carácter didáctico) que se focaliza en conceptualizaciones acerca de la tensión superficial, superficies minimales y los caminos de recorridos mínimos, en una propuesta de trabajo con burbujas y pompas de jabón. Mi intención al comenzar la búsqueda era relacionar el fenómeno de la tensión superficial de los líquidos con las pompas de jabón y en este artículo se recoge bastante bien y de forma clara dicha relación.
Una de las manifestaciones más frecuentes del fenómeno de la interferencia de ondas es el eco. Al emitir un grito dirigido a una pared o un acantilado que está al frente, la onda sonora se refleja de vuelta sobre la superficie rígida y se traslapa con la onda emitida inicialmente, dando como resultado el eco.
Este experimento puidemos facelo na clase e pódese ver como varía o grosor da membrana de xabrón en tempo real grazas a diferencia de cores