EN EL AÑO DE LA LUZ Y A UN AÑO DE TU LUZ

Se presenta a continuación un escrito del Prof. Gustavo Alcalá (Profesor Jubilado UPEL-Instituto Pedagógico de Barquisimeto), y de quien, en una oportunidad pude escribir sobre su trayectoria (ver:  http://astronomiaenmonagas.blogspot.com/2013/06/ii-jornada-internacional-integracion-de.html) cuando le conocí en la ciudad de los crepúsculos.
El Prof. Alcalá, Profesor de Física, amante de la poesía y de escribir sobre aspectos de la Física, nos proporciona en esta oportunidad ciertas anécdotas e ideas que se relacionan con el Año Internacional de la Luz y las Tecnologías basadas en la Luz, 2015 (http://www.light2015.org/Home.html), decretado por la Asamblea General de las Naciones Unidas, Resolución 68/221 del 20 de diciembre de 2013.
El escrito es el siguiente:

EN EL AÑO DE LA LUZ Y A UN AÑO DE TU LUZ …

                                                      A Neyda Torres in memoriam

Estoy en este mundo para tener un compromiso con la luz

Armando Reverón

El 2015 fue decretado por la UNESCO como el AÑO INTERNACIONAL DE LA LUZ Y DE LAS TECNOLOGÍAS BASADAS EN LA LUZ. Y ante este vocablo, ¿qué evocaciones experimenta  un ser  de 80 años  que ha sido Profesor de Física durante 55 años y por añadidura con suma  afición y pasión por el tema de la luz?. Hacer experimentos con la luz, me permitió hacer buenas contribuciones en el Proyecto Piloto  de Física de la UNESCO, en San Pablo, Brasil, 1963-1964.

Allí, al escuchar las conferencias del Dr. Nahum Joel y con su estímulo personal me encariñé con la Óptica. ¿Quién no sería estimulado en tales circunstancias para optar por el estudio de la luz? Además, como sobre este tema he estado elaborando, desde 1971, un montaje audiovisual sobre la "Física de los crepúsculos”, en el cual se conjugan la ciencia y la poesía, se afirma en mí tal vocación.

Cómo hablo de evocaciones ante un vocablo. Comencemos entonces a  hacer un vocabulario con todos los posibles términos que tengan a la palabra LUZ como raíz etimológica y que estén relacionados con ella.

Más, es necesario que de entrada fijemos el concepto de luz. En Física se entiende como luz la sensación que en el ojo humano produce la radiación electromagnética del intervalo 3800 a 7600 Angström (Å), por eso algunos autores le llaman radiación luminosa. Según esta concepción lo correcto es decir radiación ultravioleta y no luz ultravioleta.

GLOSARIO DE TERMINOS  RELACIONADOS CON LA LUZ.

Luminoso, iluminado, illuminati, ilustrar,brillante, fulgor, balizaje, incandescente, llama, brasa, farol, lámpara, bombilla, laser, led, lumen, lux, lustrar, candela, luxómetro, deslumbrar, alumbrar, fotografía, fotón, vela, antorcha, lucero, Lucifer, Lucila, Luzmar, mechurrio, fogata, fuegos fatuos, arco iris, ceguera, bioluminiscencia, Luzbel, luciérnaga, cocuyo, gel luminiscente de Roosegaarde, cámara oscura o cámara de orificio, lente, cámara fotográfica, telescopio, microscopio, espectroscopio, espectrómetro, astrofísico, astrónomo,  fibra óptica, fosforescencia, fluorescencia, la gloria, los perros del sol, iridiscencia, halo solar, experimento de Young, vidente, lumniscencia, luminosidad, luminancia, aurora, farol, polarización del azul del cielo, dispersión de la luz, auroraboreal, aurora austral, crepúsculo, apagón, vuelo de las abejas, obscuridad, tiniebla, sombra, candileja, sombras chinescas, Teatro Negro de Praga, eclipse, penumbra, centella, transparente, traslúcido, cuerpo negro, reflexión especular, pantalla difusora, colores, color mate, cinematógrafo, proyector, insolación, manchas solares, La Venus del Espejo, cromointerferencias de Cruz Diez, hologramas, relámpago de verde, luz del puente, escenografía, punto ciego, opaco, semáforo, lumbrera, holocinetismo de Rubén Nuñez, campo de visión, Relámpago de Catatumbo, foroelasticidad, retroproyector, resplandor, linterna, la Lámpara de Diógenes, Fuego de San Telmo, faros antiniebla, endoscopio, luminosidad de una lente.

A partir del análisis psicolingüístico de este glosario se pueden conceptualizar varias líneas de ideas  interconectadas con la luz de modo holístico, aun en el espacio del espíritu porque hay una poética de la luz, según Gastón Bachelard quien escribió “La Poesía del Espacio” y en su obra “La llama de  la vela” lo deja entrever. Si alguien con la curiosidad de un niño lee cada término de este vocabulario y hace la correspondiente pregunta ¿Qué significa?, no sólo aprendería algo de Física sino que ampliaría sus conocimientos sobre la cultura humana. Sería sumamente interesante tener un Foro donde todos los profesionales que trabajan con la luz, en todos los sentidos y acepciones, sin excluir ni exceptuar a nadie, pudieran aportar sus experiencias y resultados, frutos de sus labores. ¿Quiénes serían los invitados a tan magno Foro?  Los físicos tanto teóricos como experimentales especializados en las indagaciones sobre la luz, los fotógrafos, los astrofísicos, los astrónomos, los pintores, los escenógrafos, los luminotécnicos, los poetas, los chamanes, los psíquicos, los sacerdotes, los pastores, los directores de teatro, los psicólogos, los dramaturgos, los psiquiatras, los orientadores, los profesores de Física, los profesores de Biología y los Profesores de Química, entre otros. Alguien podría objetar tal miscelánea de profesionales, por un prejuicio racionalista.

A vía de ilustración presento el caso de la obra “Teoría de los colores” escrita por el poeta alemán Johann Wolfgang von Goethe, que contiene una crítica a la Óptica de Newton, y es una obra consultada en las escuelas de arquitectura, a pesar de su antigüedad, y superada apenas por “The elements of the colour” por Johannes Itten y Faber Birren. La separación de los conocimientos quizá pueda compararse con la división del trabajo, tal reducción es insano y alienante, y hace al hombre un ser unidimensional. La integración de los saberes debe ir acompañada, como medida profiláctica de la honestidad intelectual, porque una de las lecciones del Glosario es que hay lucidez, y a la par hay alucinación. Aprendí sobre la alucinación en un diccionario de carne y sangre, Neyda Torres, mi esposa. Un día llegué a casa, recién de entrevistar a un amigo, líder religioso, que viajaba por Latinoamérica llevando el Mensaje. Fui a preguntarle cuánto tiempo pasaba con su familia en todo el año y si era muy poco, cómo lo pasaba, es decir la calidad del tiempo. En ambas preguntas salió reprobado, de acuerdo a su propia confesión. Le expresé mi preocupación a mi esposa. Ella le conocía y me dijo, como si lo hubiera pensado un siglo: “Mientras él ande alucinado no podrá cambiar”.

Hemos de entrada definido a la LUZ, por rigor semántico del discurso y en verdad es innecesario ya que todos lo videntes saben lo que es la LUZ. Ahora bien, desde el punto de vista científico no podemos dar una definición sino una referición, refiriéndonos a cómo se comporta y no decir con palabras lo que es en sí. Hay en el desarrollo de Óptica, históricamente, diferentes modelos o imágenes sobre la luz. Por eso en su estudio se habla de Óptica Geométrica (modelo del rayo y de partícula) y Óptica Física (modelo de onda y del fotón). La mejor expresión para un modelo no es la icónica sino la matemática. Celebro con gran fruición al ver que universitarios exhiban en sus franelas y aun tatuado en sus espaldas un cartel que reza: "Y Dios dijo: sean (las cuatro ecuaciones de Maxwell) y se hizo la luz".

El Dr. Albert Báez, padre de Joanne Báez y del Proyecto Piloto de Física de UNESCO, en un Journal of Physics sugirió un bello experimento donde se conjugan ambos modelos. Uno de los kits de experimentos del curso Física de la luz que desarrollamos en Sao Paulo de 1963 a 1964, fue el de la Cámara de orificio para mostrar el experimento del Dr. Báez. El Dr. Nahum Joel, a nombre de UNESCO, difundió la fotografía obtenida con esa cámara de orificio: de un objeto que consiste de una diapositiva con los términos LUZ, ÓPTICA, FOTOGRAFÍA, FOTOGRAFIA en diferentes tamaños en decrescendo y de la cual se obtienen con orificios de 2; 1; 0,6; 0,35; 0,15; y 0, 07 mm, las imágenes fotográficas donde se observa la no resolución en las tres primeras por superposición de los haces de luz. La cuarta foto es la de perfecta nitidez, en cambio en las dos siguientes  la pérdida de resolución se da por efecto de difracción. En los libros: Óptica de Hecht & Zajac, y en Campos y Ondas de Alonso & Finn están exhibidas esas seis fotografías. Es un óptimo experimento para mostrar esos dos modelos, el rayo y la onda, que de un modo crucial explican algunos fenómenos de la luz.

El arco iris, fenómeno de todos conocidos y que produce un emocionante asombro al contemplarlo, fue explicado por Isaac Newton y por Descartes. Se trata de dispersión por refracción de la luz. La radiación luminosa al pasar de un medio a otro cambia de velocidad. Si es luz blanca, como cada color tiene diferente velocidad de propagación el ángulo de desviación o dispersión será diferente. De acuerdo a la ley de Snell: el producto del índice de refracción por el seno del ángulo correspondiente es constante, permite deducir que el color rojo se dispersa más que el violeta, respecto a la normal como referencial. Es saludable dar un “un aviso a los navegantes”. La gran mayoría de los libros de Física, incluyendo el Jenkins & White, cuando enseñan el fenómeno de dispersión lo muestran vinculado al prisma de dispersión como si fuera un fenómeno geométrico y es un efecto físico: el índice de refracción es una función decreciente de la longitud de onda, de contrabando están introduciendo un error conceptual. Quizá el único libro que expone el asunto de manera correcta es el del Profesor Pohl, quien demuestra que en un bloque de caras paralelas suficientemente espeso, de 10 cm, el rojo y el violeta salen resueltos. Y demuestra con el corte que se le hace al bloque que el prisma lo que hace es amplificar la separación de los colores.

Foto captada por Freddy Oropeza, 14/01/2014. Maturín, Venezuela

En la primera edición del libro de texto del PSSC se cometió la misma pifia. La segunda edición se escapó porque el profesor chileno, de ascendientes alemanes, Gerardo Melcher, quien conocía el libro de Pohl, estaba presente en los talleres donde se elaboraban los equipos del PSSC y les hizo el experimento del bloque de caras paralelas y les convenció de ese modo para que hicieran la corrección en el texto, para la segunda edición.

Otro fenómeno que explica la ley de Snell es la reflexión interna total. Los chorros de agua iluminados internamente en las fuentes de las plazas se deben a ese efecto y la tecnología de las fibras ópticas que han permitido, junto con los láseres, optimizar las comunicaciones. El otro modo de dispersarse la luz, es por difracción. Se da el efecto de difracción cada vez que se limita el frente de onda de una propagación ondulatoria. Si el obstáculo es comparable con la longitud de onda se da ese fenómeno. El azul del cielo, los crepúsculos y efecto Tyndall se explican por la interacción de la luz con partículas, desde las moléculas de oxígeno en la alta atmósfera hasta los aerosoles y partículas de polvo, así  como el humo azul de un cigarro.

El fenómeno la gloria, que desde 1969, The Scientific American ha estado publicando artículos para dar razón de su física, recientemente en la edición de enero del 2012 un físico brasilero da la explicación más novedosa, es también un caso de difracción Aprovecho de hacer una observación de lenguaje y comunicación: hay en castellano una sola palabra de dispersión tanto por refracción así como por difracción, lo que me ha obligado ponerle apellido a cada una para diferenciarlas: dispersión refractiva y dispersión difractiva.

Esto acontece en todas las lenguas romances, originadas del latín. En cambio en Inglés, en Alemán y en Holandés no. Por ejemplo a la primera, en inglés, se le denomina dispersión y a la segunda scattering y así no se da lugar a confusión alguna.

Video que muestra columnas de luces en la ciudad de Maturín, 

el día 12 de julio de 2012, aproximadamente a las 10:52 pm. 

Ese día fue abundante la lluvia y bajó la temperatura ambiental

Ver: http://www.lareserva.com/home/pilar_de_luz

Si uno consulta a Internet con el título ÓPTICA DE LA ATMÓSFERA aparece información abundante sobre otros fenómenos asombrosos que no he mencionado. No quiero dejar pasar la ocasión para nombrar uno que llama poderosamente mi curiosidad y que aparentemente no se da en la latitud donde resido y el cual se menciona en el capítulo 1 de la novela “El cazador” de E.M. Corder, la cual tuvo la versión en cine como “El francotirador” con Robert de Niro de protagonista. Se trata de los perros del sol. Si alguien piensa que están agotados todos los fenómenos que la luz puede mostrar le recomiendo que viva con sus ojos bien abiertos para que el asombro que nos  regala la naturaleza no le sorprenda.

El experimento de Young o de la doble rendija es para mí el experimento paradigmático o por excelencia en la Física. Primero y principal: Young experimentó con ondas superficiales en una cubeta de mercurio con dos vibradores en fase y al observar el patrón de interferencia de máximos y mínimos, de crestas y valles, dio el salto genial para hacerlo con un par de orificios, no de rendijas. Y obtuvo el patrón de franjas interferencia, de máximos y mínimos, de franjas brillantes y franjas oscuras. Otro “aviso a los navegantes”: insisto en lo de los dos orificios porque muchas mentes ingenuas creen que el patrón de franjas es porque son rendijas las que producen el efecto y para convencerles, además de hacerles el experimento con la pareja de orificios conviene mostrarles la matemática de la intersección del plano de la pantalla con las superficies hiperbólicas de máximos y mínimos. Y de paso se aprovecha de calcular el lugar geométrico de ellos no con una burda aproximación trigonométrica sino usando con rigor la ecuación de la hipérbola, lo que la mayoría de los libros pasan por alto. También de ese modo, se visualiza la razón de los anillos concéntricos en el experimento de la lámina de mica del Profesor Pohl, los cuales son bandas de Haidinger y no bandas de Fizeau, como son los anillos de Newton.

Ahora bien, lo de mayor peso para calificar de paradigmático al experimento de Thomas Young es considerar: i) Fue crucial para decidir entre la teoría corpuscular de Newton y la ondulatoria de Huygens. ii). Modernamente, por mostrar que, con diferentes partículas la doble rendija da el mismo patrón de interferencia que con ondas, lo que le da el derecho arquitectónico de ser el pórtico de la Mecánica Cuántica. Richard Feynman afirmó que este experimento es el único misterio de la Cuántica.

Gustavo Alcalá

Profesor de Física

gustavocenator@gmail.com

+58 416 1546880/ 251 2541103 y 2532507

Barquisimeto, Venezuela

Diciembre, 2014.

Arreglos y montaje: Prof. Freddy Oropeza

Notas:
        Links a consultar:

http://es.wikipedia.org/wiki/Gloria_%28fenómeno_óptico%29

http://es.wikipedia.org/wiki/Espectro_de_Brocken
http://astroaula.net/recursos-didacticos/unidades-didacticas/fenomenos-atmosfericos/

        
        Imágenes mostradas en este artículo fueron tomadas de los siguientes sitios:

http://www.imagenesrf.com/imagenes-de-optica-fisica/

http://www.microsiervos.com/archivo/arte-y-diseno/teoria-del-color.htm

http://www.skyscraperlife.com/arepa-lounge/51063-records-geogr%E1ficos-y-curiosos-de-venezuela/index2.html

http://volarcontigodelamano.blogspot.com/2013/06/el-color_4.html
https://calasanzf.wordpress.com/optica-fisica-u-ondulatoria/

http://www.grincef.nurr.ula.ve/EULA-2007/Interferencia%20y%20difracci%F3n/imagenes/Anillos%20de%20Newton/