Experiments a l’Any Internacional de la Ciència i la Tecnologia Quàntica 2025 (IYQ2025).

Un làser (acrònim de Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) és un dispositiu que emet un feix de llum amb característiques molt particulars. A diferència de la llum d’una bombeta, que es dispersa en totes direccions i conté molts colors, la llum làser és monocromàtica (un sol color), coherent (les ones de llum viatgen sincronitzades) i col·limada (el feix és molt fi i no es dispersa gaire).

El làser és una de les múltiples tecnologies derivades de la irrupció de la quàntica fa més d’un segle i té el seu origen en un estudi teòric de Einstein (1917) sobre l’emissió estimulada de llum (The Quantum Theory of Radiation), encara que no va ser fins 1954 que es va construir el primer prototip de MASER (acrònim de Microwaves Amplification by Stimulated Emission of Radiation) per Charles H. Townes i altres, al que li van donar el premi Novel al 1964. Per saber més de l’historia del desenvolupament del làser podeu llegir-vos l’article El camino hacia la luz làser d’Ibarra, Pottiez i Gómez (2018) a la Revista Mexicana de Física.

Des de llavors s’han fabricant làsers que cobreixen tot l’espectre electromagnètic, des de l’infraroig fins l’ultraviolat i se’ls hi ha trobat multitud d’aplicacions en els més diversos camps, com per exemple:

• En medicina: Cirurgia (oftalmologia, dermatologia, cirurgia general), tractaments estètics, diagnòstic, teràpia fotodinàmica, etc.
• A la indústria: Tall i soldadura de materials, marcatge i gravat, mesures de precisió (LIDAR, acrònim de Light Detection and Ranging, Detecció i mesura de distàncies per llum) o litografia per a fabricació de microxips
• En comunicacions: Transmissió de dades per fibra òptica, comunicacions espacials, etc.
• En la ciència i la investigació: Espectroscòpia, holografia, refredament d’àtoms, fusió nuclear, etc.
• En el consum diari: Reproductors de CD/DVD/Blu-ray, impressores làser, punters làser, escàners de codis de barres, nivells làser en construcció.
• Fins i tot en l’entreteniment en espectacles de llums, projectors làser.
• I no diguem en la guerra, que l’aprofita tot: Designadors d’objectius, sistemes de guiatge de míssils, etc.

Si voleu saber més sobre làsers i la seva física podeu mirar-vos un llibre com El láser, la luz de nuestro tiempo de Alonso, B. i altres (2010), editat per OSAL Student Chapter que és una associació de divulgació de l’òptica formada per estudiants de la Universitat de Salamanca. En tot cas a continuació us faig cinc cèntims del cas abans de passar a proposar alguns experiments que podem fer als nostres laboratoris (i a casa) amb punters làser.

1. Com funciona un làser
   1. Principals tipus de làsers
   2. Funcionament dels làsers de díode semiconductor
   3. Característiques fonamentals de la llum làser
   4. ⚠️Classificació dels làsers segons la seva perillositat i mesures a adoptar en la seva utilització
2. Experiències amb làsers al laboratori escolar
   1. Llum làser és monocromàtica, col·limada i coherent
   2. Refracció, reflexió i reflexió total
      1. Una mirada diferent a la reflexió: l’Efecte Pfund.
   3. Tres experiències més utilitzant un làser
      1. Simulació de la difracció per la doble hèlix de l’ADN
      2. Transmetre informació a distància amb la llum d’un làser
      3. Ones estacionàries de llum

Com funciona un làser

Per entendre com funciona un làser necessitem recórrer a la física quàntica. Els àtoms tenen electrons que ocupen diferents nivells d’energia i que normalment estan en el nivell energètic més baix o fonamental. Si un electró absorbeix energia (per exemple, d’una descàrrega elèctrica o d’una font de llum), salta a un nivell d’energia superior de manera que l’àtom queda excitat.

Un electró en un nivell d’energia excitat tendeix a tornar al seu estat fonamental (emissió espontània) i, en fer-ho, allibera l’energia extra en forma d’un fotó. Aquesta emissió passa de forma aleatòria, en qualsevol direcció i amb qualsevol fase. És així com funciona l’emissió de llum en una bombeta convencional.

En el cas del làser les coses funcionen d’una forma una mica diferent. Si un fotó amb una energia específica passa a prop d’un àtom que ja està excitat i l’electró del qual està llest per saltar a un nivell inferior emetent un fotó de exactament aquesta mateixa energia, el fotó incident estimula l’àtom a emetre el seu propi fotó (emissió estimulada). El que és clau és que aquest nou fotó serà idèntic al fotó original, de manera que tindrà la mateixa energia (i per tant, el mateix color), la mateixa direcció i la mateixa fase (estaran sincronitzats).

Perquè un làser funcioni, per a que es pugui produir una emissió estimulada efectiva calen dues condicions més. Primer s’ha d’aconseguir que hi hagi més àtoms en un estat excitat que a l’estat fonamental, el que s’anomena inversió de població. Això no és natural, per la qual cosa es requereix bombejar energia al material actiu del làser (el mitjà que emet la llum). Per altra banda el material actiu s’ha de col·locar entre dos miralls (cavitat ressonant o ressonador òptic), un que sigui totalment reflectant i l’altre que ho sigui parcialment.

Els fotons emesos per emissió estimulada van de banda a banda entre els miralls estimulant l’emissió de més i més fotons idèntics i el mirall parcialment reflectant permet que una part d’aquesta llum amplificada escapi, formant el feix làser.

Podeu plantejar als estudiants el símil de que imaginin una multitud de persones aplaudint en un teatre. L’emissió espontània seria si cadascú aplaudeix al seu ritme, mentre que l’emissió estimulada seria si una persona comença a aplaudir a un ritme determinat i tots els altres, en sentir-la, comencen a aplaudir exactament al mateix ritme i alhora (que realment és el que passa). Quant a la cavitat ressonant, serien les parets de la sala que farien que el so dels aplaudiments s’intensifiqués.

Principals tipus de làsers

Hi ha molts tipus de làsers, classificats segons el mitjà actiu que utilitzen per produir la llum. Alguns dels principals són:

Làsers d’estat sòlid que utilitzen un material sòlid cristal·lí o vitri dopat amb ions. Per exemple, el làser de robí que va ser el primer que es va construir, o el làser de Nd:YAG, molt comú en la indústria i medicina.

Làsers de gas que utilitzen un gas o una barreja de gasos com a mitjà actiu. Per exemple, el làser de CO2, molt potent i usat per a tall i soldadura, o el làser d’Heli-Neó, que pot ser teniu algú de vosaltres al laboratori. De fet, un làser d’aquest tipus va ser el primer que vaig poder comprar, molt guapo i el vaig utilitzar moltíssim, però va ser en aquell temps (al voltant de 1994) una despesa bastant elevada, encara que ara també ho seria.

Làsers de colorant (líquids) que utilitzen una solució orgànica d’un colorant com a mitjà actiu. El seu principal avantatge és que es poden sintonitzar per emetre en una àmplia gamma de longituds d’ona (colors).

Làsers de semiconductor (díodes làser) que són els més comuns avui dia i els trobem en multitud de dispositius, com els punters làser, i que són els que utilitzem tots ara mateix. Parlarem del seu funcionament a continuació.

Funcionament dels làsers de díode semiconductor

Els làsers de díode semiconductor són compactes, eficients i relativament barats de produir, de manera que con he dit són els que normalment utilitzem tots: per exemple als punters làser, als lectors de CD/DVD/Blu-ray o a les impressores làser. Com el seu nom indica es basen en les propietats dels materials semiconductors, com els que s’usen als leds.

Un díode semiconductor està format per la unió de dos tipus de material semiconductor: el material de tipus P que te un excés de buits (absència d’electrons, que actuen com a portadors de càrrega positiva) i el material de tipus N que té un excés d’electrons lliures.

Quan s’aplica un voltatge adequat a aquesta unió P-N, els electrons del material N i els buits del material P són injectats cap a la regió de la unió on els electrons poden recombinar-se amb els buits. Quan un electró es recombina amb un forat cau a un nivell d’energia inferior i l’energia sobrant s’emet en forma de fotó.

Aquí el bombatge d’energia per a produir la inversió de població es fa aplicant un voltatge prou alt (bombeig elèctric directe) de manera que a l’injectar tants electrons i buits a la regió activa, s’aconsegueix la inversió de població i per tant hi ha més electrons en nivells d’energia alts llestos per recombinar-se que en estats de menor energia.

Ara, quan un fotó generat per una recombinació passa a prop d’un altre parell electró-buit llest per recombinar-se, pot estimular l’emissió d’un fotó idèntic (emissió estimulada).

A més, els extrems del díode semiconductor es tallen i poleixen perquè actuïn com a miralls, aconseguint un altament reflector i l’altre parcialment reflector, de manera que actuen com a cavitat ressonant on la llum s’amplifica. Els fotons reboten entre aquestes cares polides tot estimulant l’emissió de més fotons idèntics i una part d’aquesta llum coherent i monocromàtica s’escapa a través del mirall parcialment reflector, formant el feix làser.

Característiques fonamentals de la llum làser

La llum làser es distingeix d’altres fonts de llum per tres característiques fonamentals:

Monocromaticitat: La llum làser és pràcticament d’un sol color o, més precisament, una longitud d’ona molt específica. Això és perquè l’energia alliberada en l’emissió estimulada correspon a una transició electrònica molt concreta. Si veiem la llum d’una bombeta mitjançant un prisma, veurem tots els colors de l’arc de Sant Martí (és policromàtica), mentre que la llum làser, per contra, mostrarà una única línia de color molt definida.

Coherència: El feix de llum del làser està en fase, el que significa que les fluctuacions dels camps electromagnètics estan alineades, i això en dos aspectes:

• Coherència Temporal (relacionada amb la monocromaticitat). Vol dir que les ones mantenen una relació de fase constant al llarg del temps en un punt donat de l’espai.
• Coherència Espacial. Implica que en un instant donat hi ha una relació de fase constant entre punts diferents del front d’ona.

Col·limació (o direccionalitat): El feix de llum làser és molt directe i amb prou feines es dispersa a mesura que s’allunya de la font. Això és degut a la forma de la cavitat ressonant i a la naturalesa de l’emissió estimulada, que produeix fotons que viatgen en la mateixa direcció. Una bombeta emet llum en totes direccions, metre que un làser emet un feix estret i concentrat de manera que l’angle de divergència θ d’un feix làser és molt petit.

⚠️Classificació dels làsers segons la seva perillositat i mesures a adoptar en la seva utilització

És fonamental conèixer el tipus de làser abans de comprar-lo o de fer-lo servir per utilitzar només els més segurs. En un laboratori escolar s’haurien d’utilitzar els menys potents, com són els de classe 1, 2 o, com a màxim, 3R i sempre cridant l’atenció dels estudiants sobre la seva perillositat.

Els làsers es classifiquen segons la potència i la longitud d’ona de la llum que emeten, cosa que determina la seva capacitat per causar dany, especialment als ulls i la pell. La classificació està l’establerta per la Norma Española UNE-EN 60825-1 derivada de la Comissió Electrotècnica Internacional (IEC) al seu estàndard IEC 60825-1.

Encara que els làsers utilitzats als centres escolars són de baixa potència, és crucial tractar-los amb respecte i seguir unes normes de seguretat estrictes. La llum làser, fins i tot a baixes potències, pot ser perillosa, especialment pels ulls.

La còrnia i el cristal·lí de l’ull poden enfocar la llum del làser sobre la retina, concentrant la seva energia en una àrea molt petita. Això pot causar cremades i danys permanents a la retina, fins i tot ceguesa, en una fracció de segon. El perill és més gran perquè la retina no té receptors de dolor, per la qual cosa el dany pot passar sense que la persona se n’adoni immediatament. Per tant mai s’ha de mirar directament al feix làser, ni tan sols si és de baixa potència o encara que et sembli fluixet, i mai s’ha d’apuntar ningú amb un làser!

També s’ha de parar compte amb els reflexos especulars: Un feix làser reflectit en una superfície brillant (com un mirall, metall polit o fins i tot un rellotge) pot ser tan perillós com el feix directe.

Experiències amb làsers al laboratori escolar

Ja hem vist en entrades anteriors alguns experimentes que es poden realitzar amb làsers tals com: Mesura de la longitud d’ona d’un làser amb una xarxa de difracció, Mesura de l’amplada d’una escletxa o del gruix d’un cabell, o L’experiment de la doble escletxa amb llum polaritzada.

També us vaig fer propaganda en una entrada anterior del llibre, que es pot descarregar gratuïtament en PDF, Use of Smartphones in Optical Experimentation que inclou una vintena d’experiments en el camp de l’òptica realitzats amb materials de baix cost i un telèfon. Les propostes experimentals estan basades en els informes de laboratori dels propis estudiants de l’autor i van des de la lley de la reflexió a la radiació de cos negre del Sol, passant per l’obtenció de l’angle de Brewster o la llei de Beer.

Cliqueu per veure el llistat:

Demostrar les lleis de la reflexió i la refracció
Examinar la relació de dispersió d’un líquid
Explorar la interacció de la llum amb un vapor, un líquid i un sòlid (llei de Beer, etc.)
Realitzar anàlisis de feix gaussians
Demostrar el principi de formació d’imatges
Demostrar les propietats de polarització de la llum
Demostrar les equacions de Fresnel
Demostrar la dispersió de Rayleigh
Demostrar la dispersió de Mie (per a llet o altres líquids)
Demostrar el principi d’interferència
Demostrar la llei de la difracció
Determinar el gruix d’una pel·lícula fina dielèctrica
Avaluar les característiques morfològiques d’un CD o DVD
Construir un monocromador
Mesurar el color de flors o plantes
Mesurar el color dels escarabats
Demostrar el principi de la radiació del cos negre
Obtenir la temperatura del Sol o d’una placa calefactora de forma remota
Millorar la qualitat dels instruments òptics basats en un telèfon intel·ligent
Construir un nou instrument òptic basat en un telèfon intel·ligent

En la mateixa línia que el llibre anterior està el Manual de experimentos docentes de óptica con puntero de diodo laser (pdl) (2018) del professors José Lemus, Rolando Serra i José Antonio Echeverría.

Inclou els següents experiments (cliqueu):

Òptica geomètrica: Experiments A
1. Reflexió i refracció.
2. Miralls, lents i formació d’imatges.
3. Mesurament de l’índex de refracció per l’efecte Pfund.
4. Aplicacions: mesurament de distàncies per triangulació.
Òptica ondulatòria: Experiments B
1. Interferència i difracció.
2. Polarització.
3. Experiment de Young.
4. Aplicacions: el mirall de Lloyd.
Òptica quàntica: Experiments C
1. Caracterització del punter de díode làser.
2. Determinació de la longitud d’ona (λ) del díode del PDL pel mètode del voltatge d’encesa.
3. Interacció de la llum amb la substància. Llei de Lamber-Beer.
4. Efecte Tyndall.
5. Aplicacions: producció d’hologrames.

Podria acabar aquesta secció de l’entrada recomanant-vos el llibre d’Industrial Fiberoptics Industrial fiberoptics experiments using a helium-neon laser (2015) on es descriuen molts i molts més experiments a realitzar amb punters làser (bé, al llibre amb un làser d’heli-neó).

Però entre tots els experiments que conec vull destacar a continuació algú dels que apareixen o no en les publicacions anteriors, però que considero que són de remarcar.

Llum làser és monocromàtica, col·limada i coherent

Començarem per mostrar les tres característiques fonamental de la llum làser, monocromaticitat, col·limació i coherència, per comparació amb la llum emesa per un led o una bombeta incandescent.

Monocromaticitat

No cal fer més que passar la llum d’una llanterna i d’un punter làser per una xarxa de difracció de compra o veure les reflexions de les llums en un CD o DVD projectades en un paper blanc per comprovar com la llum del làser no es descompon en colors diferents (si és vermella continua sent vermella) metre que la llum blanca de la llanterna forma l’arc de San Martí.

Reixetes de difracció es poden obtenir de CDs i DVDs, com explico en Construcció de xarxes de difracció a partir de CDs i DVD, o es poden comprar per preus assequibles bé en làmines grans que després es poden tallar a quadradets o directament amb format de diapositiva.

Col·limació

Per a mostrar el grau de col·limació de la llum d’un làser en relació a la llum que emet una llanterna només cal allunyar i apropar les llums a un paper blanc quadriculat que permeti mesurar a diferents distàncies el diàmetre del feix de llum que incideix. La llanterna s’hauria de tapar amb una cartolina negra de manera que només deixés passar la llum per un foradet. Veurem que el diàmetre del punt de llum del làser sobre el paper quasi es manté inalterable, mentre que el diàmetre de la llum blanca creix proporcionadament a la distància

Un feix de llum no es veu fins que no es reflecteixi en alguna cosa, per això de la llum d’un punter làser no es veu més que un punt quan xoca amb la paret que apuntem. Però si ruixem amb aigua nebulitzada o amb una mica de pols de guix la trajectòria del feix d’un punter làser es veu el seu reflex en les gotetes, com va en línia recta i gaire bé del mateix gruix al llarg de la trajectòria.

Coherència

Utilitzant la mateixa llanterna i punter làser anteriors només cal dirigir les seves llums de prop a un paper blanc i mirar la llum que es reflecteix. La llum de la llanterna serà tota homogènia mentre que dins el cercle de la llum làser veurem puntets negres. Aquest puntets negres estan causats per un patró d’interferència destructiva que es produeix al enfocar el nostre ull la llum coherent sobre la retina.

Aquest efecte es pot amplificar expandint el raig làser i projectant-lo a una distància d’un parell de metres sobre una paret blanca o un paper blanc enganxat a la paret. Per expandir el feix làser s’ha de ficar al seu davant una lent convergent de distancia focal de +15 ó +30 mm (la que tingueu de distància focal petita en els vostres equips d’òptica). Ara, observeu la zona il·luminada i fixeu-vos en els nombrosos punts foscos que apareixen.

Aquest fenomen sembla que es pot utilitzar per diagnosticar certs defectes oculars. Si moveu el cap lentament d’un costat a l’altre mentre observeu la rodona del punter làser a la paret i els vostres ulls són normals o hipermetrops, les taques petites semblaran moure’s en la mateixa direcció que el vostre cap. És el que me passa a mi: les taques em segueixen, el que fa una impressió curiosíssima.

Si sou miops, les taques semblaran moure’s en una direcció oposada a la del teu cap ja que en persones miops l’ull tendeix a enfocar el patró a poca distància davant de la retina. Per tant, la paral·laxi causada pel moviment del cap resulta en un moviment aparent de les taques en la direcció oposada. No ho he pogut comprovar, encara que es pot simular ser miop sostenint una lent convergent de distància focal llarga davant de l’ull (distància focal +100 mm).

Si sou miops o veieu bé podeu simular la hipermetropia observant l’àrea il·luminada pel làser ampliat a la paret a través d’una lent divergent dels equips d’òptica de -100 mm de distància focal.

Refracció, reflexió i reflexió total

Encara que experiències sobre la reflexió i la refracció de la llum hi ha moltes i la majoria no necessiten cap punter làser per portar-les a terme, aquí vull recordar-vos alguna en les que sí.

La primera és la pròpia comprovació de les lleis de la reflexió i la refracció amb punter làser. Sembla que amb un punter i amb un mirall, un tros de vidre i un transportador d’angles ja n’hi hauria prou, però resulta que la llum del làser no es veu quan travessa medis transparents (ni a l’aire, ni a l’aigua, ni al vidre), així que s’ha de solucionar això.

En el cas de voler veure el feix del làser quan travessa l’aigua, com en el cas de voler veure la refracció en passar la llum de l’aire a l’aigua, com és transparent a la llum visible hem d’afegir alguna cosa que quedi en suspensió, com una mica de llet, per tal que hi hagi partícules en les que es reflecteixi la llum i la puguem veure. Per altra banda, el fet que es vegi o no la llum d’un làser quan travessa un líquid és una manera de comprovar si el líquid és una dissolució o no.

També seria el cas de voler veure la reflexió interna total dins un recipient amb aigua o en el raig d’aigua que surt del lateral d’una ampolla.

En el cas del vidre o el plàstic ens hi podem trobar en alguns casos que no són totalment transparents i aquí no caldria fer res, com en la fotografia de la copa. Per altra banda també es poden fabricar objectes de gelatina que és transparent encara que sigui de sabors però que alhora dispersa la llum del làser de manera que es veu la seva trajectòria, com a l’aigua amb llet. Així, per exemple, podeu mesurar la velocitat de la llum en la gelatina, com en Using a Laser to Measure the Speed of Light in Gelatin.

Una altra possibilitat per veure en medis transparents el raig del làser és col·locar davant on surt el feix de llum un bocinet de vareta de vidre de les que usem al laboratori per remenar els líquids de manera que actua com una lent, fen divergir el feix de llum i escampant-lo. Però en lloc de fer-lo tu mateix una altra possibilitat és comprar una de les caixes amb tres llums làser que venen per a fer experiments d’òptica geomètrica en les que els feixos de llum dels làsers ja surten escampats.

Una mirada diferent a la reflexió: l’Efecte Pfund.

A August Hermann Pfund, descobridor d’una de les series espectrals de l’hidrogen, es deu el nom d’un efecte òptic ben curiós; és el que apareix quan dirigim la llum d’un làser a una làmina d’aigua (o altre muntatges amb materials transparents de cares paral·leles) per sobre, de manera que veiem una ombra circular en el centre i un anell clar al voltant, com en la foto del costat.

L’efecte Pfund, a part de ser vistós, permet determinar l’índex de refracció d’una làmina transparent o d’un líquid contingut en un recipient, utilitzant l’observació del cercle fosc que es genera per la reflexió total interna de la llum. Aquest mètode es basa en aprofitar l’angle límit d’incidència a partir del qual la llum deixa de transmetre’s i, en canvi, es reflecteix íntegrament a la interfície entre dos mitjans de diferent índex de refracció.

Quan la llum incideix sobre una làmina, la base de la qual està en contacte amb un difusor (per exemple, paper mil·limetrat humit), la llum difosa des d’un punt d’aquest difusor es propaga a totes les direccions dins de la làmina. Una part dels raigs ho fan amb un angle d’incidència menor al límit, travessant el medi i emergint a l’aire. Altres raigs, però, presenten un angle d’incidència més gran que l’angle crític i són reflectits totalment dins de la làmina, retornant al difusor. A causa d’aquesta simetria, vist des de dalt, l’observador percep un punt central brillant envoltat d’un cercle fosc característic i una zona perifèrica molt tènue. El diàmetre del cercle depèn de l’índex de refracció del medi i del gruix de la làmina o, en el seu cas, de l’alçada de líquid en la cubeta.

Segons la llei d’Snell quan un raig de llum passa d’un mitjà transparent a un altre el raig surt desviat en funció de l’angle d’incidència en relació a la normal entre les superfícies i els respectius índex de refracció.

n₁ sinθ₁ = n₂ sinθ₂

En el cas que ens ocupa, per a calcular el valor de d (diàmetre del cercle fosc) hem de considerar que θ₁ correspon a l’angle límit en passar la llum de l’aigua a l’aire i θ₂ és igual a 90º (sin90º = 1), sent l’índex de refracció de l’aire n₂ = 1. Per tant,

n₁ = n = 1/sinθ_limit

Per geometria,

Amb el que podem calcular el valor de l’índex de refracció del medi amb l’equació:

De manera que en el cas de la meva foto en la que per a una profunditat de l’aigua d’1,2 cm s’obté un cercle fosc de 5,3 cm l’índex de refracció de l’aigua surt:

Que s’assembla bastant al 1,33 que és el valor mitjà de l’índex de refracció de l’aigua pel color vermell (l’índex de refracció és diferent per a cada color).

Una descripció més detallada de l’experiment que la meva la podeu trobar en The Index of Refraction using the Pfundt Method de les professores Helene F. Perry i Mary L. Lowe de la Universitat de Loyola en Maryland o en Efecto pfund y estudio del prisma dels professors Rafael Huertas, Eva Valero i Antonio García Beltrán de la Universitat de Granada.

Però no hi ha com veure com es pot fer en la pràctica, així que us animo a veure el vídeo Lo que un rayo láser reveló en mi cafè del professor WilLiam Amílcar González de la Universitat Autònoma de Yucatán. Fixeu-vos que la clau per visualitzar bé el fenomen en el cas d’un líquid està en la cinta aïllant negra i el paper blanc (mil·limetrat o no) que fica al fons del recipient per aconseguir una superfície reflectora de la llum del làser en totes les direccions (pareu compte que el paper estigui tocant el fons i no sobrenadi una mica). Ell utilitza un punter làser verd ja que dona uns límits entre la foscor i la llum més nítids que amb el vermell que he utilitzat jo.

González té dos vídeos més Reflexión interna total La clave para medir el índice de refracción i Cómo Medir el Índice de Refracción con un Láser y Física Pura. En el primer calcula l’índex de refracció de diversos líquids (aigua, aigua amb sal i oli de cuina) utilitzant l’efecte Pfund i en el segon calcula l’índex de refracció de dues làmines, una de metacrilat i una altra de vidre.

Encara que l’inici dels vídeos és una mica repetitiu per a que funcionin autònomament, són molt interessants i clarificadors. Per exemple, a l’últim vídeo explica com és que si intentem veure el fenomen ficant directament (sense mullar-lo amb aigua o oli) un paper a sota d’una placa de vidre o metacrilat no apareix l’efecte del cercle fosc sinó tot al contrari es veu un cercle lluminós com el de la foto del costat.

Tres experiències més utilitzant un làser

Acabo aquesta entrada amb tres experiències més de lo més interessants que us les explicaran dos del millors divulgadors que tinc el plaer de conèixer. La primera està relacionada amb un treball de recerca de batxillerat dirigit per Anicet Cosialls i les altres dues són propostes de César Sancho quasi escollides al atzar ja que ha fet molts vídeos en els que un element essencial és un punter làser.

Simulació de la difracció per la doble hèlix de l’ADN

El manual del kit Photonics Explorer (2015) proposa, quan aborda la difracció de la llum (en el punt 5), fer una simulació amb molles de bolígraf i un punter làser del treball al 1952 de Rosalind Franklin amb la seva famosa fotografia 51 (abans hi havia fet com a mínim 50 😉 ) que va provar que les molècules que formen els nostres gens estan disposades en forma de hèlix.

Allí està explicat de forma breu, però afortunadament Ivet Güell, sota la direcció d’Anicet Cosialls va fer al 2023 el seu treball de recerca del Batxillerat sobre el descobriment de l’estructura de l’ADN i els treballs de Rosalin Franklin amb el títol La Física de la Vida. Determinació experimental de l’estructura de l’ADN. A partir de la pàgina 40 del treball explica detalladament el disseny experimental de la simulació i els resultats que obté, fent un anàlisi quantitatiu molt interessant.

Transmetre informació a distància amb la llum d’un làser

Fa anys que vaig veure com César, utilitzant un punter làser, feia sonar un equip de música a distància transmetent el so per mitja de llum làser modulada amb una senyal elèctrica procedent d’un altre aparat de música. Un article que explica com es fa hi és a la Guia didàctica Ohndas que va fer José Luis Cebollada al 2012 amb motiu de l’estrena a Zaragoza de l’obra de teatre científic Ohndas.

Aprofitant aquest fenomen, fa un any va publicar el següent vídeo, Serrando sonido y luz, en el que tallant la llum del làser fa que un altaveu soni com un xerrac.

Ones estacionàries de llum

Per últim, en el vídeo de sota César ens explica com aconseguir veure una ona de llum estacionària dins una barra de plàstic transparent.

---