Esta hermosa luz muestra un patrón de difracción de un rayo láser que ilumina el cabello humano.Puedes medir el grosor de un solo cabello en casa. Solo necesita una habitación oscura, un puntero láser, cartón, cinta adhesiva y algo de matemática. Y, por supuesto, el pelo de alguien. Para aquellos que aman los videos educativos, este artículo se basa en un
video del Teatro Frosbite .
1. Es necesario hacer un pequeño marco de cartón sobre el cual colocar el cabello. Corté un cuadrado de cartón con un lado de unos 15 cm, y luego corté un pequeño rectángulo en el medio con lados de aproximadamente 1x4 cm.
2. Toma cabello humano de tu cabeza o de la cabeza de un voluntario. Asegúrese de que sea lo suficientemente largo para que pueda pegarse con cinta adhesiva en ambos lados del rectángulo interior. En mi caso, el cabello debería haber tenido al menos 5 cm de largo para poder pegarlo en ambos extremos.
3. Pegue el cabello con la mayor firmeza posible en ambos lados del marco, de modo que el cabello pase en el medio de la ventana cortada.
4. En una habitación oscura, párese a más de un metro de una pared vacía. Sostenga el marco con el cabello frente a usted y brille con un puntero láser en la pared, colocando el puntero inmediatamente después del cabello para que la luz caiga sobre él.
5. Verás cómo se dispersa la luz de ambos lados del cabello cuando brillas sobre él.
El cabello causa difracción de luz láser. La difracción es la curvatura del camino de una onda de luz que pasa cerca de un objeto, con cabello humano o a través de un espacio en el papel. La luz puede comportarse como una onda, y cuando encuentra cabello, se rompe en un patrón de líneas repetidas. Este dibujo se puede ver en la pared. Su tamaño está relacionado con el tamaño del objeto que causó la dispersión. Y esto significa que al medir el tamaño de la dispersión, puede, utilizando un poco de matemática, averiguar el grosor del cabello.
6. Mide en centímetros la distancia desde tu cabello hasta la pared en la que brilla el puntero.
7. Descubre la longitud de onda de la luz producida por el puntero. El puntero rojo emitirá luz con una longitud de onda de aproximadamente 650 nm y verde, aproximadamente 532 nm. Esto generalmente se indica en el puntero mismo.
8. Mida la dispersión de la luz en la pared. Es necesario medir la distancia desde el punto central hasta la primera franja oscura visible. Debe fijar el puntero y el marco con el cabello, o pedirle a alguien que lo sostenga durante las mediciones.
Y ahora tienes todos los datos necesarios para calcular el grosor del cabello. Asegúrese de que todas sus medidas estén en las mismas unidades. Por ejemplo, obtuve los siguientes números:
- La distancia entre mi cabello y la pared es de 187 cm.
- La longitud de onda del láser es de 650 nm, o 0.000065 cm.
- La dispersión de luz promedio obtenida midiendo siete pelos: 2.2 cm.
Luego sustituí estos valores en la ecuación tomada del video:
En esta ecuación, D es el diámetro del cabello, m = intervalo de dispersión. Tomé medidas en la primera banda oscura, entonces m = 1. λ es la longitud de onda del láser, es decir, 0.000065 cm. Sin θ es el ángulo de dispersión. Se puede calcular dividiendo la medida de dispersión por la distancia desde el cabello hasta la pared. En mi caso, esta será una dispersión promedio de 2.2 cm dividida por 187 cm.
En forma numérica, la ecuación es la siguiente:
Y obtuve D = 0.005831 cm o 58 micras. El grosor del cabello de las personas generalmente está en el rango de 17 a 180 micras, y nuestro cabello encaja perfectamente en él, aunque resultó ser un poco más delgado que el promedio.
Prueba esto en casa y comparte los resultados en los comentarios.
Palabras clave
Difracción Curvatura de las olas al encontrarse con un objeto. El patrón generado por las ondas durante la difracción puede usarse para determinar la estructura de objetos pequeños, por ejemplo, el grosor de un cabello humano.
Laser Un dispositivo que produce un haz denso de luz coherente del mismo color. Los láseres se utilizan para hacer agujeros, cortar, alinear, como guías, así como en cirugía.
Física Estudio científico de la naturaleza y propiedades de la materia y la energía.
Longitud de onda La distancia entre dos picos o caídas de ondas adyacentes en una secuencia. La luz visible, que, como toda radiación electromagnética, es una onda, incluye ondas que varían en longitud desde 380 nm (violeta) hasta 740 nm (rojo). La radiación con longitudes de onda más cortas que la luz visible es rayos gamma, rayos X y luz ultravioleta. Con largos largos: luz infrarroja, microondas y radio.