lunes, 18 de marzo de 2013

Gafas 3D


Daniel Lebrancón, alumno de 2º ESO del IES “Las Musas” (Madrid), nos planteó hace ya tiempo una pregunta sobre las gafas de visión 3D de los cines y por qué cambiaban los colores al mirar a través de ellas en distintas posiciones.

Ya habíamos publicado un artículo en el que explicábamos que eran gafas con cristales polarizadores y su funcionamiento  “Experimentos con luz polarizada” (El rincón de la Ciencia nº 47, http://rincondelaciencia.educa.madrid.org/practica2/pr-71/pr-71.html. Sin embargo, el hecho de que cambiaran los colores no encajaba con lo que explicábamos en ese artículo. Investigando con dos pares de gafas que nos proporcionó Daniel encontramos algunas cosas curiosas. Esperábamos que si poníamos las gafas delante  de una pantalla de ordenador tendría que encontrarse una posición de máxima visión y a los 90º de giro de las gafas se extinguiría. Lo normal en estos casos. Sin embargo, con estas gafas no ocurre así. Si partimos de la posición de máxima visión y giramos 90º, se pierde muy poca visibilidad (algo sí, pero poco) e incluso cambia un poco el color.

Realizamos distintos experimentos que hemos recogido en el siguiente vídeo:

Por qué ocurre esto. Hemos consultado a algunos expertos que han intentado explicarnos el fenómeno.
Copiamos en este Blog las respuestas que, en su día, recibimos por correo electrónico.

7 comentarios:

  1. Las gafas están polarizadas circularmente. Los polarizadores circulares constan de dos capas: una que actúa de polarizador lineal y la otra de retardador. Si iluminas el polarizador circular por la capa que es el polarizador lineal, obtendrás un máximo de luz y oscuridad, como esperabas, pero si la luz le entra al polarizador circular por la capa que actúa de retardador no vas a conseguir anular nunca la luz.

    Carlos Macho

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  2. He buscado en Internet y conseguido ver que hay dos tipos de gafas polarizadoras de este tipo, unas de polarización lineal y cruzada y otras de polarización circular. En este caso, mi hipótesis es que las gafas tradicionales que tengo (de cartón) están polarizadas linealmente y se ajustan estupendamente a lo que sabemos de la luz polarizada. Supongo que estas gafas que nos han dejado (plástico y mejor calidad) están polarizadas circularmente y la luz que emiten las pantallas de ordenador lo está de forma lineal. ¿Qué te parece esta explicación? ¿Qué deberíamos esperar de un polarizador circular? ¿Conoces alguna fuente accesible de luz polarizada circularmente? ¿Se te ocurre algún experimento a nuestro alcance para poder comprobar esto?

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    1. Como lámina de media onda funciona bien el celofán fino que se usa para envolver regalos o flores. Yo tengo un rollo y, si te acuerdas, recorté una luna con ese celofán en el paisaje de los colores de interferencia. Lo que hacía era que cuando la pantalla se veía negra a través del polarizador, la luna se comportaba como lámina de media onda y se veía blanca.

      Para hacer una lámina casera de cuarto de onda puedes ir superponiendo trozos lineales del plástico de envolver alimentos (el que viene en rollos), pero siempre cortados en la misma dirección (para mantener constante la dirección de los ejes). Corta seis o siete capas paralelas al eje longitudinal y luego superponlas a un polarizador lineal a 45 grados de su eje principal. Con otro polarizador (a modo de analizador), ve girando y añadiendo una a una más capas hasta que ya dejes de ver extinción. Entonces la luz sale polarizada circularmente y tendrás una lámina rudimentaria de cuarto de onda.

      Jorge Barrio

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    2. Así pues, parece claro que cuando la luz le entra por el polarizador lineal, las gafas se comporta como un analizador normal, no dejando pasar la luz según vamos girando hasta la oscuridad total, lo que es normal.
      Cuando damos la vuelta a las gafas, entonces la luz entra por el retardador (así lo llama mi antiguo libro de óptica, que he estado consultando a raíz de tu pregunta; quizás debería llamarlo desfasador pues lo que hace es crear un desfase de las ondas de luz). En esta situación, la luz atraviesa el retardador vibrando en dos direcciones perpendiculares entre sí (si la luz esta polarizada justamente en una de las direcciones, entrara por esa y nada por la otra). Lo que ocurre, entonces es que esa cual sea la dirección de vibración de la luz entrante, esté polarizada o no, parte de su intensidad pasa por el retardador. Si tenemos en cuenta que el polarizador lineal de las gafas forma un ángulo de 45º con los ejes principales del retardador, podemos entender que siempre pase luz por el polarizador lineal de las gafas.

      Carlos Macho

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  3. ¡¡Buena pregunta!!
    Al leer la pregunta, imaginé que se trataban de polarizadores circulares. Los polarizadores pueden ser lineales, circulares o elípticos. Por lo que tú dices de que al rotar las gafas sigue viéndose algo de luz, debe tratarse de polarizadores circulares. Generalmente se hacen superponiendo un polarizador lineal y un retardador o lámina de cuarto de onda (en última instancia es éste el que origina la polarización circular al introducir el desfase en las componentes de la luz linealmente polarizada).
    Trata de hacer la siguiente prueba: coge una gafa y un polarizador lineal. Pon la gafa delante de la pantalla en blanco de una pantalla TFT y haz girar el polarizador lineal detrás de la gafa (entre la gafa y tu ojo). Si no se extingue en ningún momento la luz de esa manera, prueba a darle la vuelta a la gafa y repetir la experiencia
    Creo que las versiones más modernas de visión en 3D usan polarizadores circulares. Creo que se usa un solo proyector en lugar de dos y éste emite con determinada frecuencia las imágenes alternadas de ambos ojos. La pantalla de cristal líquido polariza circularmente (pero en sentidos opuestos de rotación, levógiro y dextrógiro) con la misma frecuencia la imagen de cada ojo. Luego en cada cristal de las gafas, el retardador de cuarto de onda introduce el desfase en sentido contrario y como resultado la onda sale linealmente polarizada del retardador; el polarizador lineal que va con el retardador discrimina una polarización distinta para cada ojo, que finalmente es lineal... Creo que es algo así.

    Jorge Barrio

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    1. Si cruzamos dos gafas pasa lo mismo, no llega a extinguirse y cambia el color. Con las dos gafas en la posición correcta y utilizando el cristal del mismo ojo. Vira más o menos del sepia al azul morado. ¿Por qué cambia el color?

      El rincón de la Ciencia

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    2. El cambio de color es debido a que se trata de un material birrefringente y, al girarlo, el color predominante que emerge es aquel que en determinado momento esté formando 45 grados con los ejes ordinario y extraordinario (es el que dará amplitud máxima).

      Jorge Barrio

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