El arcoíris

El arco iris[1] o arcoíris[2] es un fenómeno óptico y meteorológico que produce la aparición de un espectro de luz continuo en el cielo cuando los rayos del sol atraviesan pequeñas partículas de humedad contenidas en la atmósfera terrestre. La forma es la suma de un arco multicolor con el rojo hacia la parte exterior y el violeta hacia la interior. Menos frecuente es el arco iris doble, el cual incluye un segundo arco más tenue con los colores invertidos, es decir el rojo hacia el interior y el violeta hacia el exterior.
A pesar de que el arco iris muestra un espectro continuo de colores, comúnmente se suele aceptar como siete los colores que lo conforman, los cuales son el rojo, naranja, amarillo, verde, azul, añil y violeta producto de la descomposición de frecuencias de la luz, y es formado por los 3 colores primarios y los 3 secundarios, aunque tradicionalmente se habla de 7 colores, incluyendo el añil entre el azul y el violeta.

Historia de la ciencia del arco iris
Hace más de tres siglos, Isaac Newton logró demostrar con ayuda de un prisma que la luz blanca del Sol contiene colores partiendo del rojo, a su vez pasando por el naranja, amarillo, por el verde, por el azul y añil hasta llegar al violeta. Esta separación de la luz en los colores que la conforman recibe el nombre de descomposición de la luz blanca.
El experimento de Newton no es difícil de reproducir, pues no es necesario contar con instrumental científico especial para llevarlo a cabo. Incluso hoy en día resulta ser uno de los más hermosos e instructivos para los incipientes estudiantes de óptica en educación básica, media y superior. se puede lograr con un prisma, el cual es atravesado por un rayo de luz blanca del sol, este se refracta y sale por el lado opuesto descompuesto en los 7 colores ya mencionados.
Pero muchos siglos antes de que naciera Newton la naturaleza ya había descompuesto la luz del Sol una y otra vez ante los ojos de nuestros antepasados. Algunas veces, después de una llovizna; otras, tras una tormenta. Lo cierto es que el arco iris fue durante mucho tiempo un fenómeno tan asombroso como sobrecogedor. Tomado en ocasiones como portador de augurios, en otras como inspiración de leyenda, y siempre como una obra de arte, nunca ha dejado de parecer maravilloso al ser humano.
La Teoría Elemental del arco iris fue, sin embargo, anterior a Newton. Desarrollada primero por Antonius de Demini en 1611, fue retomada y refinada luego por René Descartes. Posteriormente, la Teoría Completa del arco iris fue propuesta en forma inicial por Thomas Young y, más tarde, elaborada en detalle por Potter y Airy.

Problemas

Fibra óptica

1. Introducción

La Historia de la comunicación por la fibra óptica es relativamente corta. En 1977, se instaló un sistema de prueba en Inglaterra; dos años después, se producían ya cantidades importantes de pedidos de este material.
Antes, en 1959, como derivación de los estudios en física enfocados a la óptica, se descubrió una nueva utilización de la luz, a la que se denominó rayo láser, que fue aplicado a las telecomunicaciones con el fin de que los mensajes se transmitieran a velocidades inusitadas y con amplia cobertura.
Sin embargo esta utilización del láser era muy limitada debido a que no existían los conductos y canales adecuados para hacer viajar las ondas electromagnéticas provocadas por la lluvia de fotones originados en la fuente denominada láser.
Fue entonces cuando los científicos y técnicos especializados en óptica dirigieron sus esfuerzos a la producción de un ducto o canal, conocido hoy como la fibra óptica. En 1966 surgió la propuesta de utilizar una guía óptica para la comunicación.
Esta forma de usar la luz como portadora de información se puede explicar de la siguiente manera: Se trata en realidad de una onda electromagnética de la misma naturaleza que las ondas de radio, con la única diferencia que la longitud de las ondas es del orden de micrómetros en lugar de metros o centímetros.

2. ¿Qué es la Fibra Óptica?

Los circuitos de fibra óptica son filamentos de vidrio (compuestos de cristales naturales) o plástico (cristales artificiales), del espesor de un pelo (entre 10 y 300 micrones). Llevan mensajes en forma de haces de luz que realmente pasan a través de ellos de un extremo a otro, donde quiera que el filamento vaya (incluyendo curvas y esquinas) sin interrupción.
Las fibras ópticas pueden ahora usarse como los alambres de cobre convencionales, tanto en pequeños ambientes autónomos (tales como sistemas de procesamiento de datos de aviones), como en grandes redes geográficas (como los sistemas de largas líneas urbanas mantenidos por compañías telefónicas).

3. ¿Cómo Funciona la Fibra Óptica?

En un sistema de transmisión por fibra óptica existe un transmisor que se encarga de transformar las ondas electromagnéticas en energía óptica o en luminosa, por ello se le considera el componente activo de este proceso. Una vez que es transmitida la señal luminosa por las minúsculas fibras, en otro extremo del circuito se encuentra un tercer componente al que se le denomina detector óptico o receptor, cuya misión consiste en transformar la señal luminosa en energía electromagnética, similar a la señal original. El sistema básico de transmisión se compone en este orden, de señal de entrada, amplificador, fuente de luz, corrector óptico, línea de fibra óptica (primer tramo ), empalme, línea de fibra óptica (segundo tramo), corrector óptico, receptor, amplificador y señal de salida.
En resumen, se puede decir que este proceso de comunicación, la fibra óptica funciona como medio de transportación de la señal luminosa, generado por el transmisor de LED’S (diodos emisores de luz) y láser.
Los diodos emisores de luz y los diodos láser son fuentes adecuadas para la transmisión mediante fibra óptica, debido a que su salida se puede controlar rápidamente por medio de una corriente de polarización. Además su pequeño tamaño, su luminosidad, longitud de onda y el bajo voltaje necesario para manejarlos son características atractivas.

Radiacion de Cherenkov

La radiación de Cherenkov (también escrito Cerenkov, aunque se debería transliterar Čerenkov) es una radiación de tipo electromagnético producida por el paso de partículas en un medio a velocidades superiores a las de la luz en dicho medio. La velocidad de la luz depende del medio y alcanza su valor máximo en el vacío. El valor de la velocidad de la luz en el vacío no puede superarse pero sí en un medio en el que ésta es forzosamente inferior. La radiación recibe su nombre del físico Pavel Alekseyevich Cherenkov quien fue el primero en caracterizarla rigurosamente y explicar su producción. Cherenkov recibió el Premio Nobel de Física en 1958 por sus descubrimientos relacionados con esta reacción.

La radiación Cherenkov es un tipo de onda de choque que produce el brillo azulado característico de los reactores nucleares. Éste es un fenómeno similar al de la generación de una onda de choque cuando se supera la velocidad del sonido. En ese caso los frentes de onda esféricos se superponen y forman uno solo con forma cónica. Debido a que la luz también es una onda, en este caso electromagnética, puede producir los mismos efectos si su velocidad es superada. Y esto, como ya se ha dicho, solo puede ocurrir cuando las partículas en un medio distinto del vacío, viajan a velocidades superiores a la de los fotones en dicho medio.

La radiación Cherenkov sólo se produce si la partícula que atraviesa el medio está cargada eléctricamente, como por ejemplo, un protón. Para que se produzca radiación Cherenkov el medio debe ser un dieléctrico. Es decir; debe estar formado por átomos o moléculas capaces de verse afectados por un campo eléctrico. Por tanto, un protón viajando a través de un medio hecho de neutrones, por ejemplo, no emitiría radiación Cherenkov.

¿cómo ven los moluscos?

Los moluscos son uno de los grupos de animales más amplios conocidos. El número de especies vivas se calcula entre las 80.000 y las 150.000, conociéndose además unas 35.000 especies fósiles. De este dato y de la gran variedad de hábitats que han colonizado (prácticamente todos los del planeta) puede deducirse que han logrado un gran éxito evolutivo. Por otra parte, su interés económico y cultural los han convertido en uno de los grupos de invertebrados mejor conocidos científicamente. Zoológicamente se caracterizan por ser metazoos (o sea, animales pluricelulares) celomados (o sea, que poseen una cavidad interna que les proporciona interesantes capacidades de organización corporal) no segmentados (o sea, que su cuerpo no está formado por unidades básicas repetidas), aspecto éste último que les diferencia de las otras dos grandes líneas evolutivas de los invertebrados: los Anélidos y los Artrópodos.


Anatómicamente, el cuerpo de los moluscos suele dividirse en tres partes: cabeza, que contiene los órganos sensoriales, pie, órgano musculoso generalmente utilizado para el movimiento y masa visceral, conjunto de los órganos internos. Esta masa visceral está muy desarrollada y se sitúa dorsalmente, estando envuelta por una membrana compleja, el manto que es el responsable de la formación de la concha. A su vez, el manto forma un repliegue que, junto con la pared del cuerpo delimita un espacio llamado cavidad paleal, donde se encuentran las branquias. Todos estos caracteres están siempre presentes en el grupo, aunque pueden presentar grandes variaciones en función del modo de vida.

¿Sabías que el ojo de los cefalópodos no tiene “punto ciego”?

En los vertebrados, el punto ciego es aquella zona de la retina donde las fibras nerviosas abandonan en globo ocular para formar el nervio óptico que se dirige al cerebro, junto con vasos sanguíneos. Está localizado en la región cercana a las fosas nasales. A diferencia de la fóvea, que presenta la visión más exacta de toda la retina, con el punto ciego no podemos ver nada ya que carece de fotorreceptores. Afortunadamente, como el punto ciego de cada ojo figura en zonas de distinta cobertura visual, podemos ver con un ojo la zona que el otro no ve.
Su origen puede considerarse un error evolutivo. Todo comenzó con una zona fotosensible repleta de vasos sanguíneos y nervios ubicados en su parte frontal, y que, llegado el momento, tuvieron que abrirse hueco en la retina, dando lugar al punto ciego. Lo ideal sería dar marcha atrás en la evolución y corregir esto, situando los vasos detrás de la retina, pero la posesión de fotosensibilidad era un arma de supervivencia demasiado buena como para renunciar a sus ventajas. Esta es otra prueba más de que la selección natural no hace planes para el futuro, de ahí que se diga que es el “carpe diem” total.

En este sentido sólo en este el ojo de los cefalópodos es más perfecto que el de los vertebrados, pues al situar desde el principio de su evolución los vasos sanguíneos por detrás de la retina, no tiene punto ciego.


¿Sabes qué animal tiene los ojos más grandes del mundo?

El ojo más grande que ha sido registrado por los científicos fue el de un ejemplar de Architeuthis, el calamar gigante. Medía nada menos que cuarenta centímetros de diámetro, el equivalente a un balón reglamentario de baloncesto. Para hacernos una idea, el volumen de un ojo de Architeuthis es el equivalente al de 4.000 ojos humanos de 2,5 centímetros de diámetro.

También hay cefalópodos ciegos, con ojos desiguales, pedunculados y otras variedades. Normalmente estas especies son de aguas lejanas a la superficie.


¿Sabías que los pulpos nunca tienen la mirada perdida?

Una característica sorprendente y única en los cefalópodos es la capacidad de rotar sus ojos manteniéndolos en la misma posición en relación con la gravedad. Usando sus órganos del equilibrio los pulpos son capaces de mantener las pupilas siempre en posición horizontal. Gracias a esta habilidad, el cerebro puede interpretar adecuadamente el entorno partiendo de la base de que los ojos están bien orientados, independientemente de cómo se halle el resto del cuerpo.

Camarón mantis

Los ojos de los camarones mantis (Odontodactylus scyllarus - Odontodactylus latirostris) podrían inspirar a la siguiente generación de DVDs y CDs, según un nuevo estudio de la Universidad de Bristol, publicado en Nature Photonics.

Los camarones mantis estudiados se encuentran en la Gran Barrera de Coral en Australia. Estos crustaceos, también conocidos como galeras, tienen los sistemas de visión más compleja conocida por la ciencia. Pueden ver en doce colores (los humanos ven solo en tres) y pueden distinguir diferentes polarizaciones de luz.

Las especiales células sensibles a la luz de los ojos del camarón mantis actuan como láminas en un cuarto de onda - que puede girar en el plano de las oscilaciones (la polarización) de una onda de luz que viaja a través de él (complicada la explicación). Esta capacidad hace posible que los camarones mantis religiosa conviertan la luz polarizada linealmente a luz polarizada circularmente, y viceversa. Algunos mecanismos fabricados por el hombre, placas de ondas, realizan esta función esencial en CD y DVD, y en filtros polarizadores circulares para cámaras.

¿cómo ven los vertebrados?

Un organismo que ve en blanco y negro, por el contrario, se denomina monocrómata, puesto que ve cualquier color como uno solo, o bien porque no tiene conos, o bien porque sólo tiene un tipo de conos, con lo que no puede distinguir unos colores de otros. Durante muchos años se pensó que casi todos los mamíferos incluidos los perros y las vacas y toros eran monocrómatas, y de ahí que se extendiende de que los toros ven en blanco y negro.

Pero la cuestión es que los toros, los perros y casi todos los mamíferos tienen dos tipos de conos diferentes. Prácticamente todos los mamíferos, por lo tanto, pueden detectar los colores, aunque no exactamente como un ser humano normal, pues no disponen de tres tipos de conos sino sólo de dos: son seres dicrómatas.

Los mamíferos marinos, como los delfines, las ballenas, las focas, etc., son efectivamente monocrómatas, como se pensaba antes, probablemente porque no tiene mucho sentido ver color cuando estás debajo del agua y por debajo de cierta profundidad todo se ve de un solo color. Otros mamíferos, como nosotros mismos y otros primates, somos tricrómatas. Pero la inmensa mayoría de ellos: gatos, perros, toros, ciervos… son dicrómatas.

Existen distintos tipos de problemas en la visión humana que se engloban bajo el nombre de “daltonismo”, pero el que se parece más a la visión de los toros es lo que se denomina protanopia. Un ojo protánope no tiene los conos L, con lo que no es capaz de distinguir el color rojo del verde. El rojo se ve simplemente como una versión más oscura del verde. Si quieres imaginar cómo ve un toro comparado contigo (¡salvo que seas daltónico, claro!) esto es lo que ves tú al mirar el arco iris:

esto es algo parecido a lo que ve un toro


Lo mismo les sucede a los perros y los gatos, aunque los experimentos realizados con ellos parecen sugerir que su visión se parece más a la de un ser humano con deuteranopia en vez de protanopia, es decir, con falta de conos sensibles al color verde.

¿cómo ven los insectos?

Un ojo compuesto es un órgano visual que se encuentra en ciertos artrópodos como insectos y crustáceos. Consiste en la agrupación de entre 12 y varios miles (6.300 en Apis mellifera) de unidades receptivas llamadas omatidios. Los omatidios son unidades sensoriales formadas por células capaces de distinguir entre la presencia y la falta de luz y, en algunos casos, capaces de distinguir entre colores. La imagen que percibe un artrópodo es el conjunto de señales de los múltiples omatidios orientados en direcciones diferentes. Contrariamente a otros tipos de ojos, no tiene una lente central o retina, lo cual implica una baja resolución de imagen. Asimismo, el ojo compuesto es capaz de detectar movimientos rápidos, ve un amplio rango de ángulo sólido y, en algunos casos, percibe la polarización de la luz.

Hay dos tipos básicos de ojos compuestos:
¤ El ojo de aposición que se puede dividir en dos grupos. El típico ojo de aposición tiene una lente que enfoca la luz proveniente de una dirección sobre el rabdómero, mientras que la luz proveniente de otras direcciones se absorbe en las paredes oscuras del ommatidio. El otro tipo de ojo de aposición se encuentra en el Strepsiptera, en el cual cada lente forma una imagen, y las imágenes se combinan en el cerebro. Este ojo se llama ojo de superposición neuronal u ojo esquizocroal compuesto.
¤ El segundo tipo se llama ojo de superposición. Se divide en tres tipos: superposición refractante, superposición reflectante y superposición parabólica. El ojo de superposición refractante tiene una obertura entre la lente y el rabdómero y no tiene pared. Cada lente refleja la luz en un ángulo igual al ángulo que la recibe. El resultado es la formación de la imagen en la mitad del radio del ojo, donde hay situadas las testas de los rabdómero. Este tipo de ojo se encuentra normalmente en insectos nocturnos. En los ojos compuestos de superposición parabólica, que se encuentran en artrópodos como las efímeras, cada faceta de la superficie del ojo contiene una superficie parabólica que recibe la luz de un reflector y la enfoca sobre una matriz de sensores. Los crustáceos de cuerpo largo como gambas, langostinos y langostas son los únicos que tienen ojos de superposición reflectante, que también tienen una obertura pero que en lugar de lentes utilizan diedros de espejos.

Hay algunas excepciones de los casos anteriores. Algunos insectos tienen lo que se denomina un ojo compuesto de lente simple, que es un caso intermedio entre el ojo compuesto de superposición y el ojo de lente simple que se encuentra en los animales de ojos simples.

Arañas
Como el resto de los quelicerados, carecen de antenas, y usan los pedipalpos como órganos táctiles y olfativos. La vista de las arañas es generalmente muy pobre, a pesar de tener hasta cuatro pares de ojos simples denominados ocelos, que en algunas familias se reducen a tres pares o menos. La colocación, tamaño y color de los ojos son caracteres diagnósticos de las familias, es decir, permiten distinguir unas de otras. En unos pocos casos la visión es eficaz, y en los saltícidos (Salticidae) es la mejor de todos los invertebrados terrestres.