Walter Lewin Dispersión Rayleigh Español VOS
Summary
TLDREn este fascinante script de video, se explica el fenómeno de la dispersión Rayleigh, que causa que el cielo aparezca azul y el sol rojo durante el amanecer y el atardecer. Mediante demostraciones con humo de cigarrillo y partículas en un recipiente, se ilustra cómo las partículas muy pequeñas dispersan la luz azul con mayor probabilidad que la roja. Además, se menciona la polarización de la luz y cómo la contaminación del aire puede afectar la belleza de los atardeceres, dejando a los espectadores con una nueva apreciación por los fenómenos de la física y la atmósfera.
Takeaways
- 🌈 La luz blanca, como la luz del sol, está compuesta de todos los colores del arcoíris.
- 🔬 La dispersión de Rayleigh ocurre cuando las partículas son más pequeñas que una décima de un micrón y afecta principalmente a la luz azul.
- 🌐 La fórmula de la potencia de la dispersión de Rayleigh es proporcional a 1/λ^4, donde λ es la longitud de onda de la luz.
- 🔵 La luz azul tiene una probabilidad cinco veces mayor de ser dispersada que la luz roja debido a su longitud de onda más corta.
- 🚬 Una demostración con humo de cigarrillo ilustra cómo la luz azul predomina en la dispersión de Rayleigh.
- 🌫️ El crecimiento de las partículas de humo debido a la precipitación de vapor de agua muestra la transición de dispersión de Rayleigh a Mie.
- ☁️ Las nubes son blancas debido a la dispersión de Mie, donde las partículas son más grandes y dispersan todas las longitudes de onda de manera igual.
- 💙 El cielo es azul porque la luz azul se dispersa más que la luz roja debido a la presencia de partículas pequeñas en la atmósfera.
- 🌇 Durante el amanecer y el atardecer, la luz del sol se ve roja debido a que la dispersión de Rayleigh absorbe las longitudes de onda más cortas, dejando solo la luz roja.
- 🌌 La presencia de partículas en el aire, como en la contaminación o erupciones volcánicas, puede hacer que los atardeceres sean más brillantes y coloridos.
- 🚀 El experimento con ácido sulfúrico y sulfato de sodio muestra cómo la luz cambia de azul a rojo a medida que se forman partículas más grandes.
- 📚 La polarización de la luz dispersada también se menciona, mostrando cómo la luz azul dispersada a 90° es polarizada linealmente.
Q & A
¿Qué compone la luz blanca del sol?
-La luz blanca del sol está compuesta de todos los colores que se ven en el arcoíris.
¿Qué es la dispersión de Rayleigh y cómo se produce?
-La dispersión de Rayleigh es un fenómeno físico que ocurre cuando las partículas por las que se dispersa la luz blanca son más pequeñas que una décima de un micrón, lo que resulta en una dispersión preferencial de la luz azul en comparación con la roja.
¿Cuál es la relación entre la dispersión de Rayleigh y el tamaño de las partículas dispersoras?
-La dispersión de Rayleigh solo ocurre cuando las partículas son más pequeñas que una décima de un micrón. Si las partículas son más grandes, como media micrón, no hay dispersión preferencial y todas las luces se dispersan igualmente.
¿Cómo varía la potencia de la dispersión de Rayleigh con el tamaño de onda de la luz?
-La potencia de la dispersión de Rayleigh está proporcionada al inverso cuadrado del tamaño de onda al cuadrado ( P ∝ 1/λ^4 ), lo que significa que la luz azul, con un tamaño de onda más corto, se dispersa con una probabilidad mucho mayor que la luz roja.
¿Por qué el humo de un cigarrillo muestra la dispersión de Rayleigh cuando se enciende la luz?
-El humo de un cigarrillo contiene partículas más pequeñas que una décima de un micrón, lo que provoca que la luz azul se disperse más que la luz roja, mostrando un color azul predominante.
¿Qué sucede con las partículas de humo cuando se inhalan y se retienen en los pulmones?
-Cuando se inhala el humo y se retiene en los pulmones, el vapor de agua presente en ellos se precipita sobre las partículas de humo, haciéndolas crecer y convertirse en gotas de agua más grandes que 0.5 micrones, lo que lleva a una dispersión no selectiva y, por lo tanto, a la visión de una luz blanca al exhalar.
¿Cómo se explica el color azul del cielo y el color blanco de las nubes?
-El cielo es azul debido a la dispersión de Rayleigh de las partículas de polvo y moléculas del aire en la atmósfera, que dispersan principalmente la luz azul. Las nubes son blancas porque están formadas por gotas de agua más grandes que 0.5 micrones, que causan una dispersión no selectiva, manteniendo la luz blanca del sol.
¿Por qué el sol se ve rojo durante el amanecer y el atardecer?
-Durante el amanecer y el atardecer, el sol está muy bajo en el horizonte y la luz tiene que recorrer una atmósfera más gruesa, lo que dispersa la luz azul y verde, dejando que la luz roja, con el mayor tamaño de onda, llegue hasta nuestros ojos.
¿Cómo afecta la contaminación en el aire la belleza de los amaneceres y atardeceres?
-La contaminación en el aire aumenta la cantidad de partículas, lo que intensifica la dispersión de la luz azul y verde, dejando que la luz roja sea más prominente y creando atardeceres y amaneceres más coloridos.
¿Qué demostración se realiza con el bicarbonato de sodio y el ácido sulfúrico en el experimento final?
-Se mezcla bicarbonato de sodio con ácido sulfúrico para crear partículas de sulfuro. Al principio, estas partículas son pequeñas y causan dispersión de Rayleigh, mostrando luz azul. A medida que se agrega más ácido, las partículas crecen y la luz se vuelve roja, simulando un atardecer rojo.
¿Por qué la luz dispersada a un ángulo de 90° es polarizada linealmente?
-La luz dispersada a un ángulo de 90°, como en el caso de la luz del cielo azul, es polarizada linealmente debido a la naturaleza de la interacción de la luz con los partículas dispersoras en el aire.
Outlines
🌞 La dispersión de la luz y el cielo azul
El primer párrafo explica el fenómeno de la dispersión de la luz, que es el proceso por el cual la luz blanca, similar a la luz del sol, se separa en sus colores componentes al interactuar con partículas muy pequeñas. Se menciona que la luz azul se dispersa más que la luz roja debido a su longitud de onda más corta. Se describe un experimento donde el humo de un cigarrillo, formado por partículas pequeñas, causa que la luz azul se disperse de manera visible, demostrando la dispersión de Rayleigh. Además, se introduce la ecuación que relaciona el poder de dispersión con la inversa al cuadrado del四次方 de la longitud de onda de la luz.
🌫️ El cielo azul y las nubes blancas
El segundo párrafo profundiza en la explicación de por qué el cielo es azul y las nubes son blancas. Se menciona que las nubes están formadas por gotas de agua más grandes que 0.5 micrones, lo que provoca una dispersión isótropa, es decir, sin preferencia por ningún color específico, resultando en la luz dispersa que se ve como blanca. En contraste, el cielo se ve azul debido a la dispersión de Rayleigh por partículas y fluctuaciones de densidad del aire, que son más pequeñas que 0.1 micrones. Además, se explica que en condiciones de puesta de sol, donde la luz del sol atraviesa más atmósfera, la luz azul es dispersada en mayor medida, dejando que la luz roja sea la que predomina, dando un tono rojo al sol y a los objetos afectados por esta luz.
🌅 Creando un atardecer rojo y un cielo azul
El tercer párrafo describe un experimento que simula la creación de un cielo azul y un atardecer rojo. Se utiliza una solución de sulfato de sodio y ácido sulfúrico para generar partículas de sulfuro que, al principio, son pequeñas y causan una dispersión predominantemente azul. A medida que se generan más partículas mayores, la luz azul se dispersa menos y predomina la luz roja, simbolizando un atardecer. El experimento también demuestra la polarización de la luz dispersa, un detalle que no se menciona en el experimento del humo de cigarrillo.
🚀 Despedida en estilo
El último párrafo es una conclusión emotiva del discurso, donde el orador expresa su afecto por el lugar y su tristeza por dar su última conferencia. Como un homenaje final, decide regalar a su audiencia un atardecer rojo y un cielo azul, y para los físicos presentes, también demuestra la polarización de la luz. Termina su discurso con un toque romántico, prometiendo dejar el lugar en su 'cohete privado', lo que provoca una ovación y muestra el aprecio de su público.
Mindmap
Keywords
💡Luz blanca
💡Dispersión de Rayleigh
💡Partículas
💡Luz azul
💡Luz roja
💡Atmósfera
💡Polarimetry
💡Cigarrillo
💡Sulfato de sodio
💡Ácido sulfúrico
💡Cohete privado
Highlights
Sunlight is composed of all the colors seen in a rainbow.
Rayleigh scattering occurs when white light scatters off very small particles.
Blue light is scattered more than red light due to its shorter wavelength.
The power of scattering is proportional to 1/λ^4, where λ is the wavelength of light.
Blue light has a wavelength about 1.5 times shorter than red light, leading to five times higher scattering probability.
Demonstration of Rayleigh scattering using cigarette smoke particles.
When smoke particles grow larger than 0.5 microns, they enter the Mie scattering domain.
Mie scattering results in white light when particles are larger than a certain size.
Explanation of why the sky appears blue and clouds appear white.
At sunrise or sunset, the sunlight has to pass through more atmosphere, scattering more blue light.
Pollution and volcanic eruptions can lead to more vibrant sunsets due to increased scattering.
Demonstration of creating a blue sky and a red sunset using sodium thiosulfate and sulfuric acid.
Light scattering over a 90° angle results in linearly polarized light.
The experiment shows the transition from Rayleigh to Mie scattering and the resulting color changes.
The lecturer's final lecture in 26-100 and his dramatic exit in a private rocket.
Transcripts
white
light like
sunlight is composed of all the colors
that you see in the
rainbow if I scatter white light of very
small particles then the blue light is
scattered more than the red light and we
give that a name in physics we call that
ra
scattering ra scattering only happens
when the particles of which the white
light scatters is smaller than a tenth
of a micron that means thousand times
smaller than the thickness of your hair
so it has to be very very small if it is
if the particles are as large as half a
micron then there is no longer ra
scattering there is no preferred
scattering for the blue light all colors
scatter equally and so white light
scattered of particles that are half a
micron or larger remains
white the
dependence of the power of scattering so
I'll give that P the power is
proportional when we have R
scattering this is the only equation
that may bother you to one over lbda to
the 4 and LDA is the wavelength of light
and I will not bother you to tell you
what the wavelength of light is that may
confuse you but I will tell you that
blue
light has a wavelength which is about
1.5 times lower than red
light and so if you take 1.5 to the
power 4 excuse me yeah 1.5 to the^ 4 you
get five and that means in ra scattering
blue light has a five times higher
probability to scatter than red
light and I'm going to demonstrate that
to you in two complete different
ways the first way that I'm going to do
that is to make it completely dark in
the lecture hole and have life going
straight up
here then I will light a cigarette
and the smoke of a cigarette has
particles that are smaller than a TENS
of a
micron and so the light that you will
see that is scattered of the smoke will
be
blue so you have seen in front of your
own eyes rain scattering because the red
light more or less goes through it is
really the blue that dominates it that
has the highest
probability so we're first going to do
that demonstration to show you radi
scattering of cigarette
smoke and then I have a surprise for you
to also show you me scattering but let's
first do the r scattering with cigarette
smoke this is also not a pleasant
demonstration for those of you who think
that
lecturing is easy no
[Applause]
okay
going to make it completely dark and
then I'm going to hold it in
there all lights off all off all
off so we all agree that this is white
light which is coming up and you don't
see the light here because there is
nothing that scatters it in your
direction so you don't see light here
but now
look those of you who see blue say yeah
yeah those of you who do not see blue
say
no you better see an eye
doctor now comes the hardest
part if I inhale the
smoke and I leave it in my lungs for a
minute there is water vapor in my lungs
and this water vapor will precipitate
onto these very small smoke particles
and so the smoke particles will grow
they will become small water drops
larger than 0.5 microns and that means
if I hold it one minute in my loans and
puff it out you will not see blue light
but you will see white light because
you're now in the me scattering domain
all colors scattered
equally I will tell you that just before
I puff it out and you will see
the white smoke I will just before I do
that I will remind you of the color that
you see now I will only do that for a
few seconds then I will remove it and I
will empty my
lungs terrible demo
[Applause]
who saw the white light just say
yes if anyone of
you has the courage to say
no who did not see white
light thank
you and now
going to explain to you in
fact you could probably guess
that by the sky is
blue and why clouds are white clouds
consist of very small water drops surely
larger than half a micron which is me
scattering so the white light of the
sun scattered of the cloud white remains
white so you now for the first time in
your life may have an explanation why
clouds are
white and you should or may also
understand now
why the sky is
blue here is the ground and you are here
and here is say roughly the top of the
atmosphere and the sunlight comes in
like this sun is infinitely far away so
the Sun
comes in like
this the
atmosphere is full of very small dust
particles smaller than the tens of a
micron and even the density fluctuations
of the air molecules themselves are
clearly smaller than the tens of a
micron and so you get ideal ra
scattering so white light comes in you
standing here but what is the light that
comes to you predominantly blue so the
sky is blue the light that is scattered
here comes to you is predominantly blue
so that's why the sky is blue and so the
reason is simply that it rainy
scattering of the Dust particles in the
atmosphere if the Sun is high in the sky
the total amount of sunlight that is
scattered in your direction is only 1%
so it's very little if the Sun is five
degrees above the Horizon then the
sunlight has to travel through a lot
more
atmosphere and so I think here a
situation which is Extreme when we have
sunrise or
Sunset so the sun is there and the light
comes from this side and you are
standing here this is not too scale
this layer of atmosphere is now so
enormously large that more than
99% of all the sunlight on the way to
you is scattered
away so what is scattered away the blue
is gone but if you look at one overlap
that through the fource the green is
gone all colors are gone there's only
one color which has the largest
wavelength
which by the way is 650 nanometers I
wasn't supposed to tell you but I
decided so the only light that makes it
through
you is
red and so that is the reason why the
sun looks red and this there is a cloud
here in the sky and that cloud sees
light where all the
low small wavelengths have been
scattered out and so this site of the
cloud is also red you can now understand
that the more pollution there is in the
air the more beautiful sunsets
are and it is well known that after
volcanic eruptions the sunsets and the
sunrises are truly
fantastic it's also the Moon that is red
when it comes up and even the stars and
the planets you may never have noticed
it because it's not overwhelming thing
it is the Sun that is the overwhelming
thing that makes the entire sky
red and so I have decided that I'm going
to create in
2600 a blue sky for you and a red
sunset killing two birds with one
stone and for the physicist in my
audience I'm going to kill three birds
with one stone but the third birth comes
a little
later I have here a bucket which is
filled with sodium tho
sulfate in this
bucket and when I turn the light
on you will not even see any light from
that bucket nothing is scattered in your
direction I think of that as being the
Sun by the
way now I'm going to add a little bit of
sulfuric acid it and when I do that very
small sulfur particles smaller than a
TENS of a micron will precipitate in
that
solution radi scattering and so the
light that will come to you is
blue and you will see blue light just
like with the
smoke but now as time goes on we will
get more and more and more and more more
of those 0.1 Micron
particles and so the light that comes
out here has no blue in it anymore it
doesn't have any green in it anymore
it's all scattered in your direction
just like here with the sunset so what
color do you think the Sun is going to
get it's going to be red that's why I
said I'm going to kill two birds with
one
stone so I will add
the sulfuric acid
the difficulty with this experiment is
always if you put too much sulfuric acid
in it the whole process goes too fast
and if you put too little in it then you
will become impatient at least MIT
students would so I'm going to put this
in and
stir and then make it immediately
dark and I want you to look at the sky
which is here is the sky if you sit all
the way there you don't see it so well
but look how much did you pay for this
these people have a better
view so just keep looking for
me it's already beginning to turn little
bluish we'll just give it a little bit
more time the sun looks just white light
as it was before
I always have a backup you see if this
takes too long then what I do I add
another teeny weeny little bit of
sulfuric
acid to speed up the process a little
I see blue light and when I look at the
sun it looks a little redish
already for the physicist among you
light that scatters over an angle of
90° this light that scatters in this
direction the people who pay the most
tonight who are sitting right here the
light is also linearly polarized that
was also the case with the road with the
smoke experiment but I didn't mention
that but for those of you who are
sitting here I can show you with my
polarimeter when I rotate my polarimeter
that I can the Blue Sky completely dark
and I can the Blue Sky completely bright
again the people who are sitting there
the angle of scattering is not
90° so they won't see it Soo well but
you people see it very well don't
you 100% polarized
look at that
son let's face it isn't this incredibly
romantic in
2600 the center of
MIT you are seeing in the lexah hole a
red
sunset and in fact the sun is so
read now that I think the sunset is very
close
[Applause]
I have
given in this lecture
hall about 800
lectures and it is
wonderful to be back
here but it really
hurts to
know that this is my last lecture in
26100 I have therefore
decided that I want to leave you in
style
and the way I will do that is to leave
26100 in my own private rocket
[Applause]
[Applause]
thank
you thank
[Applause]
you e
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