18 votos

¿Por qué vemos un arcoíris de colores reflejados en un CD o DVD?

Entonces, todos sabemos que si iluminamos un CD (disco compacto) o DVD, podemos ver todos los colores desde el rojo hasta el violeta.

Lo que me preocupa es cuál es la razón de por qué vemos los colores en el disco compacto.

Sé que el CD tiene pequeños hoyos/bultos (del orden de los micrómetros). Así que cuando ilumino un CD, veo diferentes colores y estos cambian cuando muevo el disco, lo cual es debido a que cambio el ángulo $\theta$ entre mis ojos y el disco; esto cumple con la condición de difracción:

$dsin\theta = m\lambda$

Entonces, mi principal preocupación es si los colores están ahí porque la luz viaja diferentes distancias cuando llega a la superficie del CD debido a los bultos/hoyos?

¿Puedo interpretar los colores de difracción en un CD de la misma manera que los colores en películas delgadas? Porque aunque una parte del CD es una superficie bastante reflectante, la otra es casi completamente transparente. ¿Es esto como la combinación de reflexión y difracción? Quiero decir, ¿la reflexión está allí debido a la superficie reflectante, e incluso debido a cierto grosor de aluminio veo colores (lo cual es como en películas delgadas)?

¿Y ahora vienen los bultos/hoyos en el CD? ¿Debido a ellos también veo colores o?

0 votos

Entonces, mi principal preocupación es si los colores están ahí porque la luz viaja diferentes distancias cuando se trata de la superficie del CD debido a los baches/hendiduras? ¿Estás considerando cómo los diferentes colores tienen diferentes longitudes de onda $\lambda$?

0 votos

No, entiendo esa parte. Mi pregunta era si vemos colores debido a protuberancias/hendiduras en el CD, o al recubrimiento reflectante de aluminio. Porque las protuberancias/hendiduras se explicarían como difracción y el recubrimiento de aluminio se explicaría como una película delgada, ¿verdad?

0 votos

Ten en cuenta que puedes usar esto para identificar si tu fuente de luz es incandescente, o si hay algo más que está dando iluminación. Una bombilla incandescente te dará un arco iris suave, mientras que los tubos de gas fluorescente y los LED te darán reflejos distintos y separados en solo algunos colores diferentes (predominantemente rojo, verde y azul).

34voto

elem Puntos 35

Los hoyos están en pistas circulares paralelas con una distancia de 1.6 micrómetros. Estos actúan como una rejilla de difracción. Normalmente esto es una rejilla de reflexión, pero se puede hacer una rejilla de transmisión al quitar la capa de metal (más fácil en discos grabables).

Aquí hay una imagen que hice en transmisión con un disco de cubierta sin capa de grabación. La luz de la calle de mercurio se puede ver en el medio.

Introduce aquí la descripción de la imagen

0 votos

Gracias. ¿Entonces no piensas en películas? Creo que estaba más confundido con la reflexión; pero ahora me di cuenta de que la única diferencia es que para la rejilla de transmisión necesito una pantalla para ver un patrón, y aquí (en CD) lo veo en la superficie reflectante.

0 votos

@solidbastard No necesitas una pantalla, solo sostén la rejilla de transmisión a unos 10 cm frente a tu ojo. También se pueden ver anillos en reflexión, con la fuente detrás de la cabeza.

0 votos

Gracias por hacerlo. Pero no obtengo círculos bonitos, solo líneas. ¿Tienes un CD o DVD allí? Entonces, en resumen. Cuando la luz cae en el CD, es como rejilla, ¿la difracción ocurre debido a la diferencia en la distancia que recorre la luz o?

4voto

amI Puntos 131

A menudo pensamos que la luz se propaga en línea recta y que el ángulo de reflexión es igual al ángulo de incidencia, pero eso es solo una propiedad estadística de la luz en masa. Un fotón individual puede ir en cualquier dirección después de una perturbación (al menos no podemos predecirlo), pero las trayectorias cuyas longitudes son mucho más largas que la trayectoria en línea recta se cancelarán porque la fase en el detector (ojo) se ve afectada por la longitud de la trayectoria. Cuando las distancias aparentes entre obstáculos coinciden con la longitud de onda (color) de la luz, ese color se refuerza (no se cancela, porque los fotones que se cancelan pasaron por los espacios entre los obstáculos). Para cualquier mancha de color que veas, hay varias trayectorias cuyas longitudes difieren solo por un múltiplo de la longitud de onda. Otros colores no aparecen ahí porque sus longitudes de onda no son divisores exactos de las longitudes de trayectorias múltiples, por lo que pueden cancelarse. La reflexión y la difracción se refieren simplemente a los dos lados de los obstáculos: la luz reflejada rebota en los obstáculos y la luz difractada pasa por los espacios.

En un CD, la distancia importante es la que hay entre las 'pistas de datos', no el grosor del disco ni el espaciado entre los 'bits' (un CD-R en blanco ya difracta). Un CD se prensa con pistas (ya sea con hoyos para bits, o simplemente una ranura para tinte fotosensible), y la capa aluminizada se coloca sobre eso. Es el espacio entre las pistas lo que refleja la mayor cantidad de luz (o la deja pasar si quitas la parte trasera). Dependiendo del ángulo de visión, la distancia aparente entre pistas será un múltiplo de ciertas longitudes de onda, que será el color que veas ahí.

0 votos

Gracias @aml. ¿Entonces es debido a la reflexión en una superficie? Entiendo que veo el color porque la diferencia de esos caminos es múltiplo de longitudes de onda. Pero esta diferencia en los caminos en un disco compacto (CD) es porque el CD tiene pequeñas fosas/bultos, por lo que la luz en la parte superior y en la parte inferior de la capa tiene una diferencia de camino. ¿Y cuando esa diferencia de camino es múltiplo de una longitud de onda veo un color? ¿No es lo mismo que una mancha de aceite, como una película delgada? ¿O lo entendí mal? Por cierto, ¡gracias por la respuesta una vez más!

0 votos

Espero que el párrafo que añadí sobre los CDs sea útil.

0 votos

No completamente. Porque todavía no puedo entender del todo por qué hay colores en el CD, aunque estoy leyendo muchos artículos y literatura al respecto. Sé que la difracción y la interferencia están ocurriendo. Pero todavía con pequeños agujeros (pistas) en el CD + capa reflectante. No puedo conectar todos los puntos. Porque para la difracción necesito tener diferencia en los caminos que la luz recorre. Y supongo que dijiste que es la separación en el espacio entre dos pistas en el CD (que generalmente va en espiral) lo que está causando el efecto de colores. $dsin\theta=m\lambda$ y dependiendo del ángulo theta veo diferentes longitudes de onda.

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X