Per què el cel és blau? (2)

NOTA: En aquesta experiència s’utilitzen punters làser; tingues present que han de ser de baixa potència, que mai s’ha d’enfocar directament (ni amb reflexió directa) als ulls i que l’experimentació ha d’estar supervisada per una persona adulta.

Ja fa temps es va publicar al bloc una entrada Per què el cel és blau? sobre el perquè del color del cel i les postes de sol rogenques, en aquell cas s’utilitzava aigua amb unes gotes de llet.

Ara repetim l’experiència però utilitzant una barra de silicona calenta, una llanterna blanca i punters làsers de colors vermell i blau/violat… observa:

L’explicació continua essent la mateixa: la llum blanca està composta de tots els colors de l’Arc de Sant Martí però nosaltres ens fixarem només en els colors més extrems, el vermell i el blau/violat.

La silicona dispersa la llum de color blau en totes direccions i en canvi no dispersa tant la llum vermella de manera que al final de la barra de silicona arriba la llum amb una tonalitat vermellosa… tal com veiem el sol quan es pon.

Si ho provem amb llums de colors, veiem que amb el làser blau/violat la llum es dispersa molt lateralment de manera que al final de la barra pràcticament no hi arriba llum (“sol fosc”). En canvi, quan hi fem incidir la llum del làser vermell encara que hi ha dispersió lateral aquesta és molt menor i per tant observem el final de la barra completament vermell (“sol vermell”) perquè encara hi arriba llum que no s’ha dispersat.

Aquest és doncs el que passa a la nostra atmosfera: dispersa molt el color blau i menys el color vermell i això provoca que el cel sigui de color blau i el sol vermellós, sobretot a la posta.

Proveu-ho… i bona posta de sol confinada 😉

Fosforescència d’emergència

NOTA: En aquesta experiència s’utilitzen punters làser; tingues present que han de ser de baixa potència, que mai s’ha d’enfocar directament (ni amb reflexió directa) als ulls i que l’experimentació ha d’estar supervisada per una persona adulta.

Segur que t’has fixat en els panells de seguretat que hi ha en tots els recintes públics (botigues, teatres, aeroports…) que indiquen les sortides d’emergència, la situació dels extintors, els punt de trobada…

Estan confeccionats amb una base de material fosforescent que ens pot ser molt útil per experimentar sobre l’energia de la llum de diferents colors (i pels alumnes de batxillerat sobre l’energia o freqüència llindar en l’efecte fotoelèctric).

Observa el vídeo i després el comentem…

Aquest material emmagatzema l’energia lluminosa i la retorna lentament emeten una llum de color verda. Si tenim en compte que l’energia de la llum està quantitzada, és a dir es transmet en paquets d’energia (h·f, on ha és la constant de Planck i f és la freqüència del color de la llum) i no de forma contínua, aleshores l’energia lluminosa que capta ha de ser superior a la que emet o també la freqüència (energia) del color incident ha de ser superior a la del color que emet.

Recordem que el color menys energètic és el vermell (f = 450 THz) i el més energètic és el violat (f = 750 THz) seguint l’ordre dels colors de l’Arc de Sant Martí (vermell, taronja, groc, verd, blau i violat, de menys a més energia). Així doncs si il·luminem amb llum vermella el panell no s’activa, tampoc ho fa amb el mateix color verd (recordem que l’energia incident ha de ser superior!) i només reemet la llum quan l’il·luminem amb el color blau o violat perquè els fotons d’aquesta llum són més energètics que els fotons de la llum verda.

Podríem pensar que si il·luminem amb llum vermella durant molta estona el panell, al final l’energia emmagatzemada serà prou gran com per reemetre la llum verda fosforescent, doncs no! Justament aquest efecte fotoelèctric (l’Albert Einstein va rebre el Premi Nobel per explicar aquest fenomen) s’explica per la quantització de l’energia: els electrons de la placa només són activats en el cas de rebre un paquet energètic (fotó) superior a l’energia llindar d’aquest material, l’energia dels fotons del color verd en aquest cas.

Mirall fake

Temps de confinament, per nosaltres i pel país… i aprofitem per ordenar la casa, fer neteja, seguir sèries, mirar pel.lícules… i mirant pel·lícules trobem sovint molts nyaps i pífies científiques, aquí us en presento una que és molt, però molt, clàssica.

En el vídeo podeu veure un fragment d’un film “Love by chance” on la protagonista (Beau Garret) s’arregla i es posa bé l’arracada fixant la seva mirada en un mirall relativament petit, la càmera la grava just en el centre del mirall… si hi pensem una mica això és un fake! La protagonista en aquesta situació no pot veure emmirallada la seva cara sinó que només veu la càmera que l’està gravant.

Podeu provar-ho vosaltres mateixos tal com es veu en la segona part del vídeo.

I l’explicació és senzilla, amb un parell de dibuixos ho entendreu perfectament:

En el dibuix de l’esquerra la persona veu la imatge virtual de la càmera que l’està gravant però no es pot veure a ell mateix perquè davant seu no hi ha el mirall.

En canvi en el dibuix de la dreta, on hem corregut el mirall fins situar-lo davant la cara de la persona aquesta si que veu la seva cara reflectida (imatge virtual) però aleshores la càmera no el pot gravar ni ella pot veure la càmera a través del mirall.

Ah, i si coneixeu algun guionista o productor cinematogràfic comenteu-li aquest efecte òptic, els espectadors (científics) ho agrairan… i, en tot cas, que gaudiu força de les pel·lícules en confinament… i amb fakes científics o sense 😉

Helicòpter estroboscòpic

Pot un helicòpter volar sense moure les aspes? D’entrada sembla que la resposta lògica és que NO perquè en cas contrari ens hauríem de fer la pregunta: perquè doncs els helicòpters tenen les aspes? Però… mira el següent vídeo on un helicòpter vola i maniobra a l’aire amb les aspes gairebé immòbils…

Aquest és el mateix efecte que hem observat moltes vegades al cinema quan les rodes de les caravanes dels westerns giraven cap endarrere mentre la caravana avançava cap endavant.

Aquest efecte òptic és degut a que les pel·lícules no són filmacions contínues sinó que són seqüències de fotografies, exactament 24 fotografies per segon. Degut a la persistència retiniana (el temps en que una imatge es manté fixa a la retina) el nostre ull, o més ben dit el cervell no observa la discontinuïtat de fotografies: quan es projecta una nova imatge a la retina encara hi ha impressionada l’anterior.

En el cas de l’helicòpter (el seu rotor té 5 aspes) que observem en el vídeo resulta que en el temps que transcorre entre dos fotogrames consecutius les aspes giren exactament 72 graus (la cinquena part d’una volta) de manera que sembla que les aspes estiguin immòbils.

Si fem algun càlcul…

  • Entre fotogrames t = 1/24 s = 0,0417 s i en aquest temps ha girat 72º.
  • Per donar una volta (360º = 5 · 72º) tarda T = 5 · 0,0417 s = 0,2083 s (és el període de rotació del rotor).
  • I per tant la freqüència del rotor ha de ser perquè les aspes es vegin immòbils:
  • f = 1 / T = 1 / 0,2083 s = 4,8 Hz, és a dir el rotor ha de donar exactament 4,8 voltes cada segon.

Pots donar una ullada a un vídeo que ho explica amb detall a: https://www.youtube.com/watch?v=mPHsRcI5LLQ

 

 

Líquid màgic

Falten pocs dies perquè ens visitin els Reis d’Orient i si no saps què demanar-los ara et suggereixo un bon regal: un tub de plàstic transparent amb un líquid màgic a dins que inverteix totes les lletres… totes? Doncs no, les de color vermell no les modifica de manera que si escrivim DIOXID DE CARBONI veurem a través del tub que podem continuar llegint correctament DIOXID DE i en canvi la paraula CARBONI la veurem invertida. El mateix ens passarà si observem ADN CODI GENETIC, en aquest cas només podrem llegir correctament la paraula CODI.

Quin és aquest líquid màgic? On el puc comprar? És gaire car? El trobaré en botigues virtuals per internet? Me’l portaran els Reis si no he fet gaire bondat?

De fet, si coneixem una mica els principis de l’òptica geomètrica veurem que la ciència en aquest cas juga a favor nostre. Segur que tots hem observat a través d’una lupa (lent convergent) i veiem que si observem l’objecte entre la lent i el focus aleshores observem una imatge virtual, dreta i més gran (per això parlem que fa de lupa) però si allunyem l’objecte més enllà de la distància focal aleshores veurem la imatge invertida tal com es pot veure en la imatge.

Si fem la trajectòria dels raigs a partir de l’objecte veurem clarament la inversió que observarem.

Bé, anem al líquid màgic… en el nostre cas el cilindre de plàstic està ple d’aigua (sic) senzillament perquè el cilindre sigui una lent cilíndrica convergent, això si de focal molt i molt petita. Així doncs les paraules estan situades més enllà del focus de la lent i per tant les veurem totes, si totes, invertides. El color doncs no té cap efecte només que les paraules de color vermell les hem triat simètriques respecte l’eix horitzontal i encara que s’inverteixin (com les dels altres colors) es continuen llegint perfectament.

Aquest doncs és un joc fet amb materials molt senzills i que fa anar de cap a moltes persones (fins i tot professors i científics) fins que els més observadors diuen: ah, ja ho tinc!!!

Nota: Aquesta experiència la vaig veure per primera vegada a Ciencia en Acción i la presentava l’Antxon Anta, un bon amic i un excel·lent divulgador del País Basc, gràcies doncs Antxon 😉