CPI (Curioso pero inútil)

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Vidrios y bordes verdes

Disculpen la aliteración en el título, pero es que venía al pelo. David nos pregunta:

Buenos días Remo :-)

Me encanta el blog por esa forma sencilla y amena de acercar la ciencia a gente curiosa como nosotros… No sé si lo que viene será una consulta CPIera pero ahí va…

Leyendo la entrada sobre retrovisores me dio por preguntarme el porqué algunos cristales se ven verdes en el canto tal y como se ve en la foto que te adjunto, pero luego de frente son transparentes.

Vidrio-verde-1.jpg

Por lo que comprobé, no se debe al reflejo del entorno, no me explico cómo sucede esto.

Un abrazo.

Luis: Respondiendo a tu pregunta acabaremos hablando de los atardeceres. Lo bonito de la ciencia es que muchas veces el mismo mecanismo sirve para explicar fenómenos muy dispares.

Ante todo, una precisión: En física y química, un cristal es un material con una estructura atómica ordenada, que se repite regularmente. La sal de mesa, NaCl (cloruro de sodio) es un ejemplo de cristal. Nuestras ventanas no son cristales, puesto que sus moléculas están ordenadas al tuntún. Son vidrios.

El vidrio es un sólido amorfo (sin estructura atómica ordenada, como acabamos de ver) compuesto en su mayor parte por sílice, que es óxido de silicio (SiO2). Básicamente, arena de playa fundida, para que nos entendamos, y enfriada muy rápidamente para que no se ordenen su moléculas mientras se enfría. El vidrio, además de la sílice, lleva en su interior óxidos metálicos que son responsables en gran parte tanto de su comportamiento ante la luz (qué colores deja pasar y cuáles no) como de sus propiedades mecánicas (resistencia al calor y a los impactos). Estos óxidos metálicos se añaden en parte para conseguir propiedades deseadas en el vidrio y en parte para abaratar y simplificar el proceso de manufacturación. El cuarzo fundido (sílice) es bastante fastidiado de manipular, hay que calentarlo un montón para fundirlo y es bastante caro. Al vidrio común se le añaden bastantes de estos compuestos:

Intervalos de composición frecuentes en los vidrios comunes
Componente Desde … % … hasta %
SiO2 (Óxido de silicio) 68,0 74,0
Al2O3 (Óxido de aluminio) 0,0 4,0
Fe2O3 (Óxido férrico) 0,0 0,45
CaO (Óxido de calcio) 9,0 14,0
MgO (Óxido de magnesio) 0,0 4,0
Na2O (Óxido de sodio) 10,0 16,0
K2O (Óxido de potasio) 0,0 4,0
SO3 (Óxido sulfúrico) 0,0 0,3

Hay muchos tipos de vidrios. Un montón. Desde el vidrio común de ventana, llamado “vidrio sódico cálcico” por ser los óxidos sódico y cálcico sus principales aditivos, pasando por el Pyrex, que tiene borosilicatos (sompuestos de silicio y boro) en su interior que hacen que resista mejor los cambios de temperatura, hasta el cristal antibalas, que no es en realidad un vidrio al uso sino que está hecho de policarbonato.

Nos vamos acercando a nuestro destino. Los responsables del color verdoso de los bordes del vidrio son los óxidos de hierro, que absorben algunos colores (los azules y rojos) y dejan pasar más los que están cerca del verde. Así, la luz del sol, que podemos suponer que es blanca para nuestro uso (no lo es, y de hecho el pico de emisión está en el amarillo-verde, pero de momento lo aparcamos), al atravesar el vidrio, pierde parte de sus componentes azul y roja y queda un poco “enverdecida”. El efecto es tenue, pero medible. En un espectro de transmisión (en la gráfica de la izquierda) del vidrio común podemos apreciar que por poquito la longitud de onda que más se transmite es la de 550 nanómetros (nm), que es precisamente nuestro color verde:

espectro vidrio.gif

“¿Estás diciendo que la luz que atraviesa una ventana queda verde? Pues yo no lo noto”, podrás decir. “Y además aún no has hablado de los bordes”. A ello vamos. La luz que atraviesa un vidrio común queda enverdecida, pero muy poquito, porque ha atravesado sólo medio centímetro de vidrio, que es un grosor estándar. Sin embargo, cuando ves la luz que viene del borde del vidrio, estás viendo luz que ha entrado por el otro borde, por lo que ha atravesado mucha más longitud de vidrio y ha ido perdiendo mucho más sus componentes azul y roja. Ésta es la explicación básica.

Y para comprobarlo, podríamos poner muchas láminas de vidrio juntas y comprobar que cuanto más vidrio atraviesa la luz, más verde se vuelve. A ello me puse, apilando unas cuantas láminas de vidrio en escalera con la ayuda de Juanjo y Miguel, compañeros del laboratorio (¡gracias!). Los resultados saltan a la vista, nunca mejor dicho; a medida que la luz va a travesando más cantidad de vidrio, más verde se va poniendo. La pared blanca tras el primer vidrio sigue pareciendo blanca, aunque podemos ir observando el cambio con claridad (clic para ampliar):

vidrio-verde-2-s.JPG

vidrio-verde-3-s.JPG

¿Y por qué la luz que sale por un borde tiene que haber entrado por el otro? Pues porque el vidrio, al ser un medio poco dispersivo, más o menos mantiene la luz en su trayectoria sin esparcirla por el interior. Si un rayo de luz entra por una cara, saldrá por la otra sin que una cantidad apreciable de luz rebote por el interior. Y si entra por un borde, seguirá hasta salir por el otro sin que una cantidad apreciable salga por las caras principales.

Por último, hablemos de los atardeceres. Hace poco enlacé a Malaciencia y su explicación del color del cielo. La luz del sol es blanca, o así la consideramos para nuestros propósitos. El aire dispersa la luz en todas direcciones, pero dispersa más la luz de alta frecuencia (azules y violetas) que la de baja frecuencia (naranjas y rojos). Cuanzo la luz del sol pasa por el cielo por encima de nuestras cabezas, el azul es más dispersado en todas direcciones y por eso vemos el cielo azul. Si miramos al sol, lo veremos menos azulado de lo que realmente es, pues el aire nos ha ido quitando la luz azul. A mediodía, cuando el sol está alto, no es sin embargo fácil de apreciar. Se ve mucho mejor cuando el Sol está bajo en el horizonte y hay mucha más capa de atmósfera entre él y nosotros. Ahí se ve que ha ido perdiendo los azules y quedan los rojos.

Aunque el mecanismo por el cual un vidrio “enverdece” la luz que lo atraviesa es la absorción y el mecanismo mediante el que el aire enrojece la luz que lo atraviesa es la dispersión (algo de absorción hay, pero menos), el resultado final es el mismo: la luz que atraviesa ambos medios sufre cambios en su color, y estos cambios son más acusados y perceptibles cuanto mayor sea el grosor de material que atraviese.

Para leer más:

1.- Wikipedia: vidrio
2.- Foro CPI: vidrio
3.- Foro CPI: ¿Por qué las botellas de vino son verdes?

40 comentarios en “Vidrios y bordes verdes

  • THraSH dice:

    Muy interesante como siempre :)

    aunque al final no has entrado a explicar lo de los atardeceres jejejeje

    Saludos

  • Remo dice:

    Está explicado 😉 Lo que pasa es que he dado a publicar en vez de a guardar antes de acabarlo (Ooops)

  • meneame.net dice:

    Vidrios y bordes verdes…

    ¿porqué algunos cristales se ven verdes en el canto pero luego de frente son transparentes.?…

  • andrew wiggin dice:

    Respecto al porque la luz se mantiene dentro del vidrio, no ocurrira tambien algo de confinamiento por refraccion total interna? Tomando 1.5 de indice de refraccion el angulo critico es 45 grados y el de aceptacion 90 grados.

  • Alioli dice:

    REalmente interesante…..alucinado con la respuesta. me imaginaba algo así como que los cristales no eran realmente transparentes oa el el medio tenían algun otro compuesto…nunca habia pensado que era por la luz que entraba por el otro borde.

    flipao!

  • DoctorFausto dice:

    Aclara nada más que el vidrio no es un sólido. Es un líquido con una viscosidad tan alta que parece sólido. Esto se debe a que durante la fabricación los distintos componentes que lo forman se funden todos juntos, y se enfrian para hacer la plancha de vidrio, pero no hay cambio de fase. Un saludo y enhorabuena por la página!

  • Raiden dice:

    Plas plas plas.

    De nuevo CPI jejeje.

    ¿Que haceís con todos esos cristales en un laboratorio?

  • Juampa dice:

    Breve, conciso y fácil de entender. Como siempre, un aplauso para tí.

  • el-jaguar dice:

    Buenísimo, Remo. Ahora, me permito agregar una pregunta: ¿porqué el vidrio es transparente? En términos más generales: ¿qué característica de los materiales hace que dejen pasar la luz, o que pase un color y no otros?

  • Macluskey dice:

    Y los daltónicos… ¿cómo verán los atardeceres?
    ¿Azules? ¿Verdes? ¿Grises?

    Muy CPU, como muchas veces…

    (Sí, CPU, no me he equivocado: Curioso pero Útil)

  • DiCrEn dice:

    Fantástico, como siempre.

    Yo de pequeño me quedaba tonto mirando los bodes de una mesa de cristal que teníamos en el salón, pensaba que el verde estaba pintado jajaja

  • Mortanius_ dice:

    No nos pongas tantos buenos posts de ciencia que nos acostumbramos!!

    Gracias!

  • Jal dice:

    muy interesante la verdad.

    Dicren…. una pregunta, eres el mismo de CS???? si no?

  • Nevermind dice:

    Algo parecido pasa con el celo, que cuando lo pegas es transparente pero cuando esta enrollado, amarillento, ¿no?

  • mariano dice:

    genial como siempre!!!
    Me alegro de que ya no estés tan estresado.
    Por cierto, ¿cuando se trata de un cristal de verdad?, por ejemplo cristal de roca, no ocurre este fenómeno, ¿no? ¿por eso se ve transparente a simple vista?

  • David dice:

    Genial la explicación, como siempre, creo que quedó bastante claro 😉

    Me ha encantado el ejemplo que has puesto con los espejos del laboratorio.

    Una duda menos.

    Un saludo a todos.

  • Arsival dice:

    Muy buena la pregunta y la explicación.

    Creo que relacionado con esto hay otra cosilla interesante que me fascinaba cuando era pequeño. El que la luz que incide en un borde llegue al borde opuesto no se debe sólo a que el vidrio disperse poco la luz, porque la luz que incide en el borde puede tener inicialmente otra dirección y en ausencia del vidrio no llegaría al borde contrario. Aquí juega un papel importante lo de la reflexión interna y el ángulo límite: cuando un rayo de luz que viaja por un medio llega a una frontera con otro medio de menor índice de refracción (o sea, que la luz va más despacio en el segundo medio), si incide con un ángulo suficientemente “rasante” se refleja totalmente, sin cruzar la interfase. Por eso la luz que entra por un borde (dentro de cierto margen angular) queda capturada entre las dos caras del vidrio y se va reflejando en ambas caras sin poder salir hasta que llega al otro borde, como en una fibra óptica.

    Hace tiempo me fijé que ocurría esto cuando el sol incidía en un extremo del cristal de la mesa en la que estudiaba (no debía estar muy centrado en el estudio, jeje) y me pareció supercurioso.

  • andrew wiggin dice:

    Sobre porque la luz atraviesa todo el cristal cuando entra por un borde, no habra algo de guiado por refraccion total interna? Con un indice de refraccion de 1.5 me sale un angulo critico de 45 grados aprox…

  • Ahcoll dice:

    Interesante..jeje..

    como siempre, un par de observaciones: primero, el vidrio es considerado liquido superenfriado y no solido (y esto se demuestra si tu dejas un vidrio en posicion vertical por, digamos, 50 años, veras q un lado es mas grueso q otro…) claro q en la practica nos parece = de solido q una piedra o la compu…

    Segundo, la otra vez vi un programa de vidrios y la explicaccion de ese verdor aunq correcta tiene un significado, ese verde es en verdad una pintura polarisadora cual hace q no ponetren los rayos UV a nuestras casas, la explicacion de xq solo se ve en bordes es exacta pero falta explicar eso ps… (sorry, nunca digo fuentes…digamos q es la discovery channel)

  • Pero cómo mola todo esto!! Remo, me encantas. Y, como siempre, en los comentarios más información interesantísima que no me ayudará a ganarme la vida jamás, xD

  • Carlos dice:

    Interesante y ameno como siempre.

  • el-jaguar dice:

    Macluskey, los daltónicos vemos los atardeceres distintos, según el tipo de daltonismo. Yo, por ejemplo, tengo menos receptores del color rojo, así que veo los atardeceres “menos rojos”*, pero dificilmente podríamos establecer, hablando entre los dos y frente al mismo atardecer, en qué punto del espectro está la diferencia. Los daltónicos que carecen por completo de receptores de color lo verán como una gama de grises.

    *también veo como menos impactante la cabellera de las pelirrojas, que se pierden un admirador 😉

  • opiBlog dice:

    CPI: Curioso pero inutil…

    Buenas, aunque aun enfermo, me dispongo a presentaros un nuevo blog bastante interesante.
    Se trata de Curioso pero inutil.
    Este es un blog dedicado a la ciencia.
    Ey ey ey!! no te vayas aun! No me has dejado terminar jejeje
    Este es un blog que trata de…

  • Remo dice:

    Raiden: Estamos montando una vitrina de expositores en la entrada del laboratorio :) Perfect timing, que lo llaman los anglosajones.

    El-jaguar: Me dejo para una futura entrega (ya empezada hace unos meses, ains) lo de la transparencia de los materiales.

    Mariano: Estoy más estresado que nunca, por varias razones. O más bien por varios conjuntos de razones. Pero estoy siguiendo a rajatabla mi nuevo método de organización estajanovista y es cierto que saco más ratos para hacer lo que me apetece. Rentabilidades temporales pasadas no garantizan rentabilidades temporales futuras, sin embargo.

    Nevermind: Exactamente lo mismo pasa con el celo, en efecto.

    Arsival, Andrew Wiggin: En efecto, hay reflexión total interna. Lo que pasa es que quería cortar en algún sitio porque se me eternizaba el artículo :) Lo dejo para una futura entrega, prometido.

    DoctorFausto, Ahcoll: El vidrio es un sólido. Lo del líquido megaviscoso es una leyenda urbana. Sí es cierto que algunas ventanas antiguas son más gruesas por su parte baja, pero esto se debe a que cuando se hicieron era muy difícil conseguir láminas de vidrio de grosor uniforme. No hay relación alguna entre la antigüedad de una ventana y su grosor en la parte de abajo. La parte de abajo suele ser la más gruesa porque así es más fácil montar la ventana. Os remito a una página que se dedica a desmontar esta leyenda urbana. Por si la lengua de Shakespeare se os resiste, os diré que todos los científicos citados, en varias publicaciones de primer orden que hablan de vidrio, líquidos y sólidos, están de acuerdo en que el vidrio es un sólido. Lo que ocurre es que hay que distinguir entre sólidos amorfos y cristalinos. Pero el vidrio es un sólido.

    Otro día hablaré tanto de la reflexión total interna como de la absorción de los ultravioletas por parte de los vidrios.

  • Peter dice:

    Plas plas plas plas plas…muy bien explicado, si señor.

  • Sologus dice:

    Una vez más genial, y además ya puedo responderle a mi hijo correctamente, el otro día vimos un camión de una cristalería y esa fue la pregunta, y sólo se me ocurrió contestarle que era por los materiales de los que está hecho el vidrio. Gracias por sacarme de apuros una vez más.

  • Su dice:

    Perdonen la aliteración del título…
    ¿Nunca te han dicho que tu multidisciplinariedad es deliciosa?

  • Remo dice:

    Su: Tú sí que eres deliciosa (con permiso del Barbas) 😉

  • nacho dice:

    Ja ja, pues una cosa de toda la vida que no me había preguntado, muy buena

  • danielcs dice:

    ¿Y por qué la luz que sale por un borde tiene que haber entrado por el otro? Pues porque el vidrio, al ser un medio poco dispersivo, más o menos mantiene la luz en su trayectoria sin esparcirla por el interior. Si un rayo de luz entra por una cara, saldrá por la otra sin que una cantidad apreciable de luz rebote por el interior.

    Yo creo que esto no es exacto. Parece que supones que el rayo de luz tiene una trayectoria perpendicular al vidrio y por eso si entra por una cara tiene que salir por la cara opuesta. Pero la trayectoria de ese rayo puede ser oblicua y entrar por la cara y justamente salir por el borde, ¿no?

    Vale que estadísticamente serán una minoría de los rayos, pero hay infinidad de trayectorias que pueden salir por el borde, ¿no?

    Un saludo y dos gracias por otra entrada fantástica.

  • Zero dice:

    Felicidades Remo, genial artículo, como siempre.

    Solo una pequeña puntualización cuando dices “hasta el cristal antibalas, que no es en realidad un vidrio al uso sino que está hecho de policarbonato.”: El cristal antibalas, de hecho, está formado por láminas muy finas (suele ser de un puñado de micras) de vidrio adheridas a placas muy finas de policarbonato.

    Supongo que te referías a eso, pero puntualizo porque creo que puede ser malinterpretado. :)

    Un poquillo off-topic, pero en relación con el cristal antibalas: La función de estas capas alternas de polímero y cristal es la siguiente: el cristal, al ser un material muy rígido lo que hace es “distribuir” el golpe por una mayor superfície; mientras que el polímero se dedica a absorber el golpe, además de a mantener ligados los pequeños trozos del frágil cristal que se forman en el impacto.

    La ventaja de que las capas sean finas, por su parte, es porque así, el cristal es más flexible (aunque continúa siendo rígido) y puede aguantar “pequeñas” flexiones sin romperse.

  • Raúl dice:

    “estoy siguiendo a rajatabla mi nuevo método de organización estajanovista” Esto se merece un post explicándolo, para que aquellos que tengan tendencia a la procrastinación corrijan ese defectillo a través del ejemplo de una persona con auctoritas sobre sus lectores :p

  • El_Crazy_Xabi dice:

    Remo, el vidrio no es sílice, tiene sílice como ingrediente. El vidrio en sí es un silicato.

    Puede llevar a confusión la tabla de composición pero esta es la forma en la que se expresan también las formulaciones de una mezcla de fertilizante o de la fracción mineral de un suelo

  • Dani dice:

    Buenas. Mi pregunta no tiene que ver con el tema de ésta entrada, pero no sé dónde ponerla si no, jeje. Ahí va: ¿Cómo hacer para enviar dudas tipo como la que ha enviado David, para que luego Remo las responda en ésta web?

    Un saludo! Estupenda web por cierto!

  • vicente cantatore dice:

    el vidrio verde y el agua azul!
    que ya vale de decirle a los chavales que es transparente!

  • Magnífica entrada. Me he permitido hacer referencia a ella en mi blog (http://eumafeag.blogspot.com/, “Ciencia en el XXI. Mirando con la mente.”) espero que haya ningún problema al respecto. He lanzado la pregunta y he animado a los lectores a que se busque la respuesta en uno de los blog enlazados.

  • Agustin Fajardo. dice:

    Me agrado la forma en que explicaron el tema de del color verde en los vidrios o cristales.

    Saludos.

  • Edgar B. dice:

    Un poco relacionado. A los amantes de los efectos ópticos les podría gustar ver el sol al atardecer:
    http://weblogs.madrimasd.org/astrofisica/archive/2006/04/30/20663.aspx

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