Visión de polarización

Las fuentes de luz polarizada abundan en la naturaleza:

Así que no debería sorprendernos que a lo largo del proceso evolutivo, la luz polarizada se haya venido usando en el reino animal con propósitos muy diversos, como orientación durante el vuelo, detección de agua o atracción sexual.

El proceso evolutivo no favoreció el desarrollo de estructuras biológicas que actúen como filtros polarizadores, en cambio favoreció la sensibilidad a la polarización como propiedad intrínseca de los fotoreceptores. Estas y otras cuestiones se explican en un interesante artículo de la revista Current Biology (click en imagen para acceder a pdf)

Y a partir de ahora, si oyen que un estudiante de Biología se queja por tener que estudiar Física, háganle un favor: pásenle el link a este post.

El enfoque en el lenguaje fotográfico

En la clase de hoy enfocamos distintos planos del reflector en el trípode, pero nunca vimos todo el reflector enfocado. Es interesante darse cuenta que esto es similar a lo que sucede con el sistema visual humano: aunque podría creerse que lo más importante es el ojo, el cerebro tiene un papel crucial, porque ante una escena aparentemente caótica, puede aislar y abstraer únicamente aquello que le importa.

Nuestros ojos tienen una lente biconvexa llamada cristalino que está frente a la retina, la capa de receptores y células nerviosas localizadas en la parte posterior del ojo. Gracias al cristalino es posible que de todos los haces de luz que llegan al ojo, los de una determinada distancia confluyan directamente en la retina creando una imagen nítida.

Esto significa que el ojo humano es capaz de enfocar, es decir, de lograr que algunas partes de las escenas que se le presenten luzcan precisas, nítidas, mientras que otras pasan a ser confusas o borrosas. El cristalino depende del músculo ciliar para poder enfocar. Si el músculo se contrae el cristalino se hace más grueso y entonces puede enfocar objetos cercanos. Cuando este músculo se relaja entonces el cristalino se adelgaza y puede enfocar objetos lejanos. A este movimiento del músculo ciliar se le llama acomodación y toma en promedio unos 0,4 segundos.

El ejercicio de comprobación es muy sencillo: Basta colocar un dedo frente al ojo y tratar de verlo con nitidez. Luego es necesario buscar enfocar lo que está lejos del ojo, no el dedo. Si se enfoca el muro del fondo esto ocurrió gracias a relajar el musculo ciliar que provocó un adelgazamiento del cristalino y, por consecuencia, los rayos de luz que rebotaron en la pared coincidieron en la retina y eso permitió enfocarla. Lo mismo opera cuando se enfoca el dedo, pero en sentido inverso. Es un proceso tan común en la vida cotidiana que ni siquiera le prestamos atención.

La nitidez en los bordes de las formas es uno de los medios que utiliza el sistema visual para asignar una jerarquía visual. Normalmente el ojo no enfoca toda la escena, sino una parte. En el ejemplo del muro y el dedo, tenemos esta figura


o esta otra

En la fotografía la interacción entre figura y fondo es de la máxima importancia pues permite al observador comprender con claridad de qué trata la fotografía, cuál es el sujeto. El fotógrafo debe resolver este primer dilema visual mediante su cámara. De modo que el sistema visual humano ofrece dos formas de concentrar la atención en un solo punto de una escena: primero por medio del enfoque del cristalino y segundo por una operación mental de abstracción. Nuestra forma natural de ver es con partes de la escena borrosas, desenfocadas, y otras –las que nos interesan- nítidas, es decir, enfocadas.

Desde el siglo XIX el enfoque selectivo ha sido uno de los elementos propios del lenguaje fotográfico, como vemos en esta foto que corresponde a la época de la guerra civil norteamericana

En cambio, en la pintura previa a la aparición de la fotografía predominan escenas en las que todo es perfectamente nítido. Por ejemplo, en Las Meninas de Velázquez todo luce nítido enfocado … y ésto era parte de la magia de la pintura, que expandía la percepción del observador. Estos temas están explicados más ampliamente y con ejemplos muy interesantes acá, de donde está tomado el material del post.

Las venas de internet

Estás leyendo este post gracias a las ondas de luz que viajan por los cables submarinos de fibra óptica. Los cables transportan a tu computadora o celular más del 95% de las conexiones. La mayoría son de Google, Facebook y otros gigantes de las telecomunicaciones. En este nuevo mapa interactivo podés ver cómo son, cuál es su recorrido y otros detalles interesantes.

mapa de cableado submarino

El punto de entrada argentino está en Las Toninas, donde llegan varios cables, como se ve acá.

Invisibilidad

La descripción geométrica se puede usar para “retocar” los rayos que pasan por un sistema óptico y lograr así efectos alucinantes para engañar al observador desprevenido. Y como es “mejor llorar por escuchar la verdad que sonreir engañado por las mentiras”, digamos que esto es lo que hacen los mantos de invisibilidad, que bajo ciertas condiciones permiten ocultar objetos.

La idea es que si logramos que la luz que proviene de una fuente “rodee” al objeto sin tocarlo, en vez de ser obstruida por el objeto, entonces dicho objeto se hace invisible para el observador. En esta foto tomada en la Universidad de Rochester (click en imagen para ampliar) se ve cómo la luz proveniente del familiar láser verde pasa a través de un sistema de cuatro lentes. Si se presta atención a las trayectorias de los rayos, es fácil ver en qué lugares se produciría “invisibilidad”.

4 lentes para manto de invisibilidad

Es decir, que si en este sistema se colocan objetos adecuadamente, el observador que mira a través del sistema no verá cosas que sin sistema sí que vería. Hola Harry Potter, mirá cómo hago desaparecer la mano

Hogwarts, bahhh. Este sistema de cuatro lentes sería un manto de invisibilidad “paraxial”, porque si el observador se mueve demasiado, se daría cuenta de que estamos haciendo trampa. Este trabajo reciente en Optics Express explica cómo construir dispositivos con paraxialidades de hasta 15 grados aproximadamente.

Acá dejo un video con un manto paraxial que involucra cuatro espejos. Y acá uno mucho más tramposo.

Ah! Ya está solucionado el error que había en el link de la segunda parte del curso publicado en el post anterior.

Ventana de Snell

Aunque correspondería decir ventana de Ibn Sahl … Lo que pasa es que la ley de los epónimos de Stigler es muy injusta   :-(   :-(   :-(   :-(

Ponete a prueba y explicá todos los detalles “raros” de esta foto subacuática: el recorte circular del exterior, los pies colgantes, tantos focos en la piscina, los aparentes motivos decorativos de las paredes. ¿Cómo los explicarías?

Acá vemos otra foto submarina. ¿Por qué se ven partes amarillas en el cielo, por sobre la cabeza del buzo? ¿Corresponde a un detalle amarillo del bote?
(click para ampliar)

Otra foto submarina, de Wikimedia donde se aprecia la famosa ventana. Si estás con dudas, este artículo de Wikipedia no está mal. ¿Qué es eso de la compresión de los 180° en 97°?

(click para ampliar)

Por último, acá comparto la segunda parte del curso en formato viejo (el formato nuevo viene un poco lento, las nuevas versiones serán anunciadas en esta página).

Puentes y modos normales

Para que se entretengan entre ejercicio y ejercicio de las guías, les dejo algunos videos sobre como es fundamental el conocimiento de los modos normales y los parámetros de excitación de los mismos para una buena (y sobre todo segura) construcción de un puente…

Año: 1831

Puente suspendido de Broughton

Localización: Broughton (Reino Unido)

Causa probable: Resonancia mecánica (?)

Nos encontramos ante uno de los colapsos más singulares de la historia. Aunque veremos que la causa termina siendo un fenómeno mecánico hay una parte influyente importante que podíamos llamar lúdico-colectiva. Pero pongámonos en situación.

En el año 1826 Irwell John Fitzgerald, el adinerado propietario del castillo de Irwell mandó construir a su costa un puente suspendido o colgante para atravesar el río Irwell entre el Bajo Broughton y Pendleton cerca de Manchester. Aquella era una construcción desconocida para los habitantes de la zona al ser uno de los primeros puentes de este tipo que se construía en Europa. El avispado John no lo hacía de forma altruista ya que cobraría peaje a todo aquel que quisiera acortar su camino pasando sobre el puente.

Colapsos estructurales históricos. Parte 3 del año 1500 al 1831- foto6

Es el año 1831 y estamos a 12 de abril. La 60ª compañía del cuerpo de fusileros regresa al cuartel después de su día de ejercicios, y marcha al mando de teniente Percy Slingsby Fitzgerald, hijo de Irwell John Fitzgerald, promotor del puente de Broughton. Como es habitual los soldados van marcando el paso con algo más de alegría al terminar su jornada. Cuando los 74 hombres que componen la compañía comienzan a cruzar los 144 metros de luz del puente sienten que este se balancea levemente lo que les produce, según su propio testimonio, una agradable sensación. Como identifican ese balanceo con el ritmo de la marcha hacen las pisadas más fuertes e incluso comienzan a silbar una tonada (aún faltan 126 años para que se estrene Un puente sobre el río Kwai) Esta alegría hace que el puente oscile con mayor intensidad y cuando el teniente Percy está alcanzando la orilla de Pendelton escucha lo que parece una descarga de armas de fuego. Cuando se vuelve, el oficial presencia como uno de los cuatro pilares que suspenden la catenaria se desploma hasta caer sobre el tablero causando el colapso del puente. El pilar arrastra una de las piedras a la que se ancla en el extremo. El puente cae sobre el río que se encuentra a unos 5 metros sobre el agua arrastrando a 40 soldados. El río no contaba con más de 60 centímetros de profundidad y afortunadamente no hubo que lamentar víctimas mortales.

Se achaca la causa del colapso a que la estructura entrara en resonancia. Este fenómeno ocurre cuando una estructura cuyo grado de libertad y rigidez le permite vibrar, se somete a una fuerza de forma periódica con un periodo de vibración que se acerca al periodo de vibración característico de la estructura. De esta forma, una fuerza relativamente pequeña puede conseguir que la amplitud de oscilación se haga muy grande.

Las investigaciones posteriores presentaron diversas hipótesis del fallo estructural: fallo en el número de anclajes en los estribos, fallo en el material de los pernos forjados de anclaje, insuficiencia resistente de las cadenas de suspensión, etc. En cualquier caso parece que el paso de la compañía aceleró el colapso que, según algunas de estas hipótesis, se hubiese producido tarde o temprano.

Colapsos estructurales históricos. Parte 3 del año 1500 al 1831- foto7

Desde este curioso colapso las tropas británicas aún conservan la orden de romper el paso cuando cruzan un puente. Traducción de la leyenda del cartel: “Todas las tropas deben romper el paso cuando marchen sobre este puente“. Por si acaso.

Año 1931: El puente de Tacoma (video 1) (video 2)

Año 2010: Puente de Volgogrado (video)

El arte de perder

En F2 de la tarde encontraron una cartuchera que se presume que pertenece a un alumno de F2 de la mañana. La persona que la encontró la llevará a la facultad el viernes próximo a la tarde.

The art of losing isn’t hard to master;
so many things seem filled with the intent
to be lost that their loss is no disaster.

Lose something every day. Accept the fluster
of lost door keys, the hour badly spent.
The art of losing isn’t hard to master.

Then practice losing farther, losing faster:
places, and names, and where it was you meant
to travel. None of these will bring disaster.
Fragmento del poema One Art, de Elizabeth Bishop (1911-1979)