 Por Remo
el 05-Dec-2007 | Disculpen la aliteración en el título, pero es que venía al pelo. David nos pregunta:
Buenos días Remo 
Me encanta el blog por esa forma sencilla y amena de acercar la ciencia a gente curiosa como nosotros… No sé si lo que viene será una consulta CPIera pero ahí va…
Leyendo la entrada sobre retrovisores me dio por preguntarme el porqué algunos cristales se ven verdes en el canto tal y como se ve en la foto que te adjunto, pero luego de frente son transparentes.
Vidrio-verde-1.jpg: pega esta imagen en tú pagina, Foro, Myspace o Ebay con este código...
Por lo que comprobé, no se debe al reflejo del entorno, no me explico cómo sucede esto.
Un abrazo.
Luis: Respondiendo a tu pregunta acabaremos hablando de los atardeceres. Lo bonito de la ciencia es que muchas veces el mismo mecanismo sirve para explicar fenómenos muy dispares.
Ante todo, una precisión: En física y química, un cristal es un material con una estructura atómica ordenada, que se repite regularmente. La sal de mesa, NaCl (cloruro de sodio) es un ejemplo de cristal. Nuestras ventanas no son cristales, puesto que sus moléculas están ordenadas al tuntún. Son vidrios.
El vidrio es un sólido amorfo (sin estructura atómica ordenada, como acabamos de ver) compuesto en su mayor parte por sílice, que es óxido de silicio (SiO2). Básicamente, arena de playa fundida, para que nos entendamos, y enfriada muy rápidamente para que no se ordenen su moléculas mientras se enfría. El vidrio, además de la sílice, lleva en su interior óxidos metálicos que son responsables en gran parte tanto de su comportamiento ante la luz (qué colores deja pasar y cuáles no) como de sus propiedades mecánicas (resistencia al calor y a los impactos). Estos óxidos metálicos se añaden en parte para conseguir propiedades deseadas en el vidrio y en parte para abaratar y simplificar el proceso de manufacturación. El cuarzo fundido (sílice) es bastante fastidiado de manipular, hay que calentarlo un montón para fundirlo y es bastante caro. Al vidrio común se le añaden bastantes de estos compuestos:
Intervalos de composición frecuentes en los vidrios comunes
| Componente |
Desde … % |
… hasta % |
| SiO2 (Óxido de silicio) |
68,0 |
74,0 |
| Al2O3 (Óxido de aluminio) |
0,0 |
4,0 |
| Fe2O3 (Óxido férrico) |
0,0 |
0,45 |
| CaO (Óxido de calcio) |
9,0 |
14,0 |
| MgO (Óxido de magnesio) |
0,0 |
4,0 |
| Na2O (Óxido de sodio) |
10,0 |
16,0 |
| K2O (Óxido de potasio) |
0,0 |
4,0 |
| SO3 (Óxido sulfúrico) |
0,0 |
0,3 |
Hay muchos tipos de vidrios. Un montón. Desde el vidrio común de ventana, llamado “vidrio sódico cálcico” por ser los óxidos sódico y cálcico sus principales aditivos, pasando por el Pyrex, que tiene borosilicatos (sompuestos de silicio y boro) en su interior que hacen que resista mejor los cambios de temperatura, hasta el cristal antibalas, que no es en realidad un vidrio al uso sino que está hecho de policarbonato.
Nos vamos acercando a nuestro destino. Los responsables del color verdoso de los bordes del vidrio son los óxidos de hierro, que absorben algunos colores (los azules y rojos) y dejan pasar más los que están cerca del verde. Así, la luz del sol, que podemos suponer que es blanca para nuestro uso (no lo es, y de hecho el pico de emisión está en el amarillo-verde, pero de momento lo aparcamos), al atravesar el vidrio, pierde parte de sus componentes azul y roja y queda un poco “enverdecida”. El efecto es tenue, pero medible. En un espectro de transmisión (en la gráfica de la izquierda) del vidrio común podemos apreciar que por poquito la longitud de onda que más se transmite es la de 550 nanómetros (nm), que es precisamente nuestro color verde:
espectro vidrio.gif: pega esta imagen en tú pagina, Foro, Myspace o Ebay con este código...
“¿Estás diciendo que la luz que atraviesa una ventana queda verde? Pues yo no lo noto”, podrás decir. “Y además aún no has hablado de los bordes”. A ello vamos. La luz que atraviesa un vidrio común queda enverdecida, pero muy poquito, porque ha atravesado sólo medio centímetro de vidrio, que es un grosor estándar. Sin embargo, cuando ves la luz que viene del borde del vidrio, estás viendo luz que ha entrado por el otro borde, por lo que ha atravesado mucha más longitud de vidrio y ha ido perdiendo mucho más sus componentes azul y roja. Ésta es la explicación básica.
Y para comprobarlo, podríamos poner muchas láminas de vidrio juntas y comprobar que cuanto más vidrio atraviesa la luz, más verde se vuelve. A ello me puse, apilando unas cuantas láminas de vidrio en escalera con la ayuda de Juanjo y Miguel, compañeros del laboratorio (¡gracias!). Los resultados saltan a la vista, nunca mejor dicho; a medida que la luz va a travesando más cantidad de vidrio, más verde se va poniendo. La pared blanca tras el primer vidrio sigue pareciendo blanca, aunque podemos ir observando el cambio con claridad (clic para ampliar):
vidrio-verde-2-s.JPG: pega esta imagen en tú pagina, Foro, Myspace o Ebay con este código...
vidrio-verde-3-s.JPG: pega esta imagen en tú pagina, Foro, Myspace o Ebay con este código...
¿Y por qué la luz que sale por un borde tiene que haber entrado por el otro? Pues porque el vidrio, al ser un medio poco dispersivo, más o menos mantiene la luz en su trayectoria sin esparcirla por el interior. Si un rayo de luz entra por una cara, saldrá por la otra sin que una cantidad apreciable de luz rebote por el interior. Y si entra por un borde, seguirá hasta salir por el otro sin que una cantidad apreciable salga por las caras principales.
Por último, hablemos de los atardeceres. Hace poco enlacé a Malaciencia y su explicación del color del cielo. La luz del sol es blanca, o así la consideramos para nuestros propósitos. El aire dispersa la luz en todas direcciones, pero dispersa más la luz de alta frecuencia (azules y violetas) que la de baja frecuencia (naranjas y rojos). Cuanzo la luz del sol pasa por el cielo por encima de nuestras cabezas, el azul es más dispersado en todas direcciones y por eso vemos el cielo azul. Si miramos al sol, lo veremos menos azulado de lo que realmente es, pues el aire nos ha ido quitando la luz azul. A mediodía, cuando el sol está alto, no es sin embargo fácil de apreciar. Se ve mucho mejor cuando el Sol está bajo en el horizonte y hay mucha más capa de atmósfera entre él y nosotros. Ahí se ve que ha ido perdiendo los azules y quedan los rojos.
Aunque el mecanismo por el cual un vidrio “enverdece” la luz que lo atraviesa es la absorción y el mecanismo mediante el que el aire enrojece la luz que lo atraviesa es la dispersión (algo de absorción hay, pero menos), el resultado final es el mismo: la luz que atraviesa ambos medios sufre cambios en su color, y estos cambios son más acusados y perceptibles cuanto mayor sea el grosor de material que atraviese.
Para leer más:
1.- Wikipedia: vidrio
2.- Foro CPI: vidrio
3.- Foro CPI: ¿Por qué las botellas de vino son verdes?
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