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Ciencia Nuestra de cada Día

La Naturaleza nos sorprende cada instante con multitud de fenómenos que despiertan nuestra curiosidad. La Ciencia Nuestra de Cada Día es un espacio en el que Ángel Rodríguez Lozano nos incita a mirar a nuestro alrededor y descubrir fenómenos cotidianos que tienen explicación a la luz de la ciencia.

¿Por qué el agua es transparente y la leche no?

Agua transparente

Entendemos que algo es transparente porque deja pasar la luz sin producir grandes cambios en ella y eso es, básicamente, lo que hace el agua. Claro que, si eso es así de simple, podríamos preguntarnos por qué no son transparentes las nubes si están formadas por gotas de agua o cristales de hielo, que es agua al fin y al cabo. En la respuesta intervienen dos factores  que requieren nuestra atención: la luz y la materia.

La luz consiste en unas ondas, llamadas electromagnéticas, basadas en la influencia que tienen unas partículas eléctricas sobre otras. Si movemos un electrón, por ejemplo, que es una partícula con carga eléctrica negativa, otra partícula cargada que esté situada a cierta distancia "sentirá" ese movimiento. Decimos que al mover el primer electrón, o un cuerpo cargado eléctricamente en general, se crea una onda que se transmite por el espacio. Esa onda es luz.

 Si la vibración de la onda es muy lenta (la frecuencia baja), hablamos de microondas, de ondas de radio o de ondas infrarrojas. Nuestros ojos son ciegos para ellas, no las podemos ver.

Si la frecuencia de la luz es más alta,  la llamamos "luz visible" porque sí está al alcance de nuestros ojos. A medida que la frecuencia aumenta, la captamos de un color diferente: rojo, naranja, amarillo... y así hasta el violeta.

Si la frecuencia sigue subiendo, de nuevo dejamos de ver la luz. Hablamos, entonces, de luz ultravioleta, rayos X o rayos gamma.

Con lo dicho, y simplemente fijándonos en cómo responden nuestros ojos, ya podemos extraer algunas conclusiones. El ojo humano no detecta la luz infrarroja ni la ultravioleta, podríamos decir que la deja pasar sin enterarse, que es "transparente" a ellas. En cambio, sí detecta la luz visible. Así pues, dependiendo de la frecuencia de la luz, la materia reacciona de una manera u otra.

Si un cuerpo deja pasar luz roja, por ejemplo, decimos que es transparente al rojo. Si por el contrario no la deja pasar y la absorbe, decimos que es "opaco" al color rojo y si la deja pasar, pero sus moléculas dispersan los rayos en todas las direcciones, decimos que es traslúcido.

El agua reacciona ante la luz de una forma muy curiosa, es opaca para las microondas. Cuando éstas inciden sobre sus moléculas, comienzan a girar aumentando el rozamiento de unas contra otras y se eleva la temperatura del conjunto. Éste es el principio de funcionamiento del horno de microondas que tenemos en la cocina.

La luz infrarroja es absorbida por las moléculas y  las hace vibrar elevando también la temperatura del agua, así pues, el agua también es opaca para estas frecuencias de luz.

La luz visible, en cambio, lleva demasiada energía como para excitar los movimientos de las moléculas pero demasiado poca como para mover los electrones de los átomos, así que pasa a través del agua sin pena ni gloria, ésta es la razón por la que el agua es transparente.

Si seguimos subiendo en frecuencia, la luz ultravioleta excita los electrones de los átomos que componen las moléculas de agua y ésta vuelve a ser opaca. Los rayos X y gamma  tienen tanta energía que pueden arrancar electrones de los átomos y por eso el agua tampoco es transparente.En resumen, el agua es transparente a la luz visible pero no a la luz invisible a nuestros ojos.

¿Y qué sucede con las nubes o con la leche? Cuando el agua está formanda por gotitas muy pequeñas, el efecto es diferente. La luz incide sobre la superficie de cada gota y es reflejada, es decir, dispersada en todas las direcciones. Ese cambio de dirección hace que el agua pierda transparencia y permite que podamos ver la luz procedente del conjunto de gotas  que forman las nubes. Lo mismo sucede con la leche que es, fundamentalmente, agua con una enorme cantidad de partículas de grasa y proteínas flotando en su interior. Esas partículas dispersan la luz que les llega en todas las direcciones y por eso la vemos de color blanco.

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