6 de febrero de 2016

¿Por qué vemos un arco iris en la superficie de un CD?

En la naturaleza, el arco iris se produce por la dispersión de la luz solar en las gotas de agua (las cuales se comportan como prismas). La luz se descompone en ondas según su frecuencia (colores), desviándose de su trayectoria original. En Física se denomina dispersión al fenómeno de separación de las ondas de distinta frecuencia al atravesar un material.

En el laboratorio, al hacer pasar la luz blanca por un prisma de cristal, las distintas longitudes de onda que componen el haz de luz viajan dentro de él a diferente velocidad y se curvan de manera diferente al entrar y al salir (doble refracción al cambiar de medio) dando como resultado un haz desviado de la dirección inicial y con sus componentes separados. Así surge el espectro solar o visible.

Por tanto, la luz blanca o visible puede descomponerse en luces monocromáticas, siempre que atraviese algún obstáculo (prisma transparente) que obligue a las diferentes ondas que constituyen la luz blanca a viajar a velocidades diferentes. 
Descartes explicó la formación del arco iris y años más tarde Newton estudió la luz y logró descomponerla en los colores de su espectro por medio de un prisma

De la misma manera, la luz blanca está compuesta por la suma de todos los colores, tal y como se puede ver en el vídeo Disco de Newton Casero. Este disco es un dispositivo inventado por Isaac Newton consistente en un círculo con sectores pintados en colores (rojo, naranja, amarillo, verde, añil, azul y violeta) que al girar rápidamente, combina los colores formando el color blanco. Con este dispositivo se demuestra que la luz blanca está formada por los siete colores del arco iris.


En el caso del CD (Compact Disc), para entender el proceso por el cual aparecen los colores en su superficie, es necesario saber cómo funciona un CD. Un CD (dispositivo de almacenamiento óptico) guarda información en formato digital, es decir, utilizando 1 y 0. Cuando el lector dispara un láser muy fino, éste será reflejado en la dirección del sensor cuando estemos sobre un bulto (1) y no recibirá nada cuando estemos sobre un agujero (0). Por tanto, cuando la luz incide sobre él, no lo hace sobre una superficie lisa (como puede parecer), sino sobre una superficie completamente rugosa y llena de agujeros, los unos y los ceros. 

Las ondas de luz reflejadas interfieren las unas con las otras, lo que se manifiesta produciendo el espectro de la luz visible (colores; arcos iris) sobre la superficie del CD. En dicha interferencia, las ondas pueden combinarse (como cuando tiramos una piedra en un estanque) para formar nuevas ondas con propiedades diferentes al haz de luz original, con distintas frecuencias (colores).

De esta manera es cómo al incidir un haz de luz sobre un CD, éste consigue que, al reflejarse, lo haga con múltiples colores. 
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