La verdad es que cualquier superficie delgada con un índice de refracción más alto que el material a su alrededor puede demostrar estos patrones. Por lo tanto, no debe preocuparse por el aceite en la orina (aunque, por supuesto, consulte a un médico). Estos patrones se demuestran en las pompas de jabón (que, como la orina, contiene mucha agua) tanto como lo demuestran las manchas de aceite. Lo que estás observando es iridiscencia.
Bienvenido al fascinante mundo de la interferencia de película delgada.
La óptica de película delgada es la rama de la óptica que se ocupa de capas estructuradas muy delgadas de diferentes materiales. Para exhibir una óptica de película delgada, el espesor de las capas de material debe ser del orden de las longitudes de onda de la luz visible (aproximadamente 500 nm). Las capas a esta escala pueden tener propiedades reflectantes notables debido a la interferencia de las ondas de luz y la diferencia en el índice de refracción entre las capas, el aire y el sustrato. Estos efectos alteran la forma en que la óptica refleja y transmite la luz. Este efecto, conocido como interferencia de película delgada, es observable en pompas de jabón y manchas de aceite.
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Interferencia de película delgada en una burbuja de jabón.
La física detrás de esto es realmente fascinante.
Los rayos de luz entrantes se reflejan y se transmiten a través de la superficie de una película delgada. Estrictamente hablando, una fracción de la luz pasa, mientras que otra fracción rebota.
La siguiente imagen no es muy buena, pero demuestra lo que sucede con un solo haz de luz entrante. En la vida real, múltiples haces entrantes algo paralelos entre sí tocan la superficie, y muy a menudo el haz de luz transmitido termina siguiendo el mismo camino que el componente reflejado de un haz vecino. Simplemente duplique el haz ligeramente a la izquierda, y tendrá una buena imagen de lo que sucede en la vida real.
Sin embargo, debido a que la luz transmitida toma un camino más largo que la luz reflejada, la interferencia comienza a ocurrir. La interferencia cambia la amplitud de la luz que sale: en algunos lugares, la amplitud se cancela efectivamente, mientras que en otros lugares la amplitud se amplía. Una explicación completa de este efecto requeriría una ligera digresión en la óptica de onda, que felizmente explicaré después de esto.
Si todas las ondas de luz tuvieran la misma frecuencia, verías bandas de líneas alternas en blanco y negro.
¡Interferencia de película delgada monocromática (misma frecuencia)!
Sin embargo, si la luz solar (o cualquier fuente de banda ancha que contenga muchas frecuencias diferentes mezcladas) golpea la superficie, lo que encontrará es que estas bandas comienzan a tener colores vivos.
La mariposa Aglais io hace uso de la interferencia de película delgada en la luz solar para producir colores tan vibrantes.
Una biopelícula en una pecera que demuestra interferencia de película delgada (o iridiscencia, como a los biólogos les gusta llamarla).
Esta es la razón por la cual su orina parece mostrar tintes de arcoíris. No hay nada que temer, completamente normal, y le sucederá a cualquier película realmente delgada. Es más claro en medios transparentes (obviamente), por lo que sucede tan predominantemente con agua y con manchas de aceite, lo que permite un alto grado de translucidez / transparencia.
Una breve discusión sobre qué es la interferencia
Una verdadera explicación de la interferencia radica en el hecho de que la luz es realmente una onda.
Sí, así es como debes imaginarlo. La amplitud de una onda es su altura desde el medio. La longitud de onda es la distancia que separa cada ‘colina’ (las llamamos crestas) de la anterior. La frecuencia es simplemente cuántas colinas puedes contar por segundo.
Interferencia solo significa sumar las amplitudes de dos ondas.
(Ignore el hecho de que dice ‘presión’ en el eje y: robé este gráfico de un laboratorio de acústica. Esto es tan bueno para las ondas de luz como para las ondas de sonido).
La diferencia entre interferencia constructiva y destructiva es:
Ahora, note algo. La interferencia constructiva ocurre cuando las crestas están perfectamente alineadas, mientras que la interferencia destructiva ocurre cuando no lo están. ¿Significa eso que, si de alguna manera tirara de la segunda ola perfectamente alineada hasta que ya no se alineara con la primera, mágicamente convertiría la interferencia constructiva en interferencia destructiva?
Sí lo haría De hecho, en física, esto a menudo se conoce como desplazamiento de fase .
Resulta que, si puede cambiar de fase un haz de luz a la mitad de una longitud de onda , puede convertir la interferencia constructiva en interferencia destructiva y viceversa.
Entonces, ¿cómo lograrías tal cambio de fase en general? Simple: deje que un rayo tome un camino más largo que el otro . Si la diferencia en la longitud del camino es exactamente la mitad de una longitud de onda, automáticamente obtienes una interferencia casi perfecta.
Matemáticamente, si la longitud de onda de los haces es [math] \ lambda [/ math], la condición de interferencia es
[matemáticas] \ mathrm {Ruta \; diferencia} = n \ dfrac {\ lambda} {2} [/ matemáticas]
donde n es cualquier número entero (0,1,2,3 …). Si n es par, se produce una interferencia constructiva . Si n es impar, se produce una interferencia destructiva.
La interferencia de película delgada depende de que la luz transmitida y reflejada tenga una longitud de camino diferente y, por lo tanto, interfiera. Es posible producirlo artificialmente y, de hecho, los revestimientos antirreflectantes en ventanas dependen de la interferencia de película delgada para funcionar.
Eso es todo amigos.
