¿Por qué podemos ver las partículas de polvo en un estrecho haz de luz (y no en una zona completamente iluminada)?

Question

Imaginemos que estoy sentado en una habitación con todas las cortinas abiertas. La brillante luz del sol entra por la ventana. Toda la habitación está iluminada de forma brillante. No podré ver las partículas de polvo suspendidas en el aire.

Ahora, si cierro las cortinas dejando una pequeña rendija abierta, permitiendo que entre solo un haz de luz solar, podré ver fácilmente las partículas de polvo suspendidas en ese haz. Lo mismo sucederá en una noche oscura con el haz de luz de una linterna portátil.

¿Cuál será la explicación científica para esto? No puedo ver las partículas de polvo cuando hay más luz. Pero cuando realmente reduzco la luz y solo hay un estrecho haz presente, puedo ver esas diminutas partículas.

¿Cómo me permite un estrecho haz de luz ver esos finos elementos?

Answer 1

Su incapacidad para ver el polvo hasta que estreche la rendija no tiene nada que ver con la estrechez del haz, sino más bien con el rango dinámico de luz que su ojo puede ver en un momento dado.

Un poco de búsqueda revela informes de un índice de contraste para el ojo en un momento dado de entre 100:1 y 1000:1. Esto significa que si está en una habitación con un rango de brillo mayor de aproximadamente 100 a 1, las cosas más brillantes se verán lavadas en blanco y las cosas más oscuras serán prácticamente negras. Esto es evidente en fotos que están "iluminadas desde atrás" como esta: Estos caballos no son negros, pero debido a que la relación entre la luz brillante y los caballos oscuros excede el rango dinámico de la cámara, el cielo se ve blanco y los caballos están en silueta.

Su ojo puede ajustarse a lo largo del tiempo a un gran rango, pero no puede utilizar todo el rango al mismo tiempo.

En el caso del polvo que refleja la luz, si permite que entre mucha luz en la habitación, el brillo relativo entre la pequeña cantidad de luz que refleja el polvo y el resto de la habitación iluminada evita que vea el polvo.

Esto es fundamental para el procesamiento de señales. ¿Por qué no puedes escuchar un susurro en una habitación ruidosa? El ruido de la multitud oculta el susurro. La diferencia entre la señal que estás tratando de captar y el ruido de fondo se llama la relación señal-ruido. En el caso del polvo, la luz que entra en la habitación se dispersa y se refleja en la habitación, lo que hace que la habitación esté iluminada. Este es el ruido que oscurece la señal de la luz reflejada en el polvo.

Answer 2

Nuestros ojos se vuelven más sensibles a la luz en habitaciones oscuras, especialmente si les damos unos minutos para ajustarse. Además, el polvo iluminado en un rayo de luz resalta debido al contraste entre él y el fondo oscuro cuando la habitación está oscura.

El polvo no es realmente microscópico.

Answer 3

Estoy en desacuerdo en parte con otras respuestas aquí, y diría que no está relacionado con el rango dinámico de nuestros ojos, o con nuestros ojos ajustándose a la luz. Esto es un factor, cierto, pero el factor principal es el contraste del fondo.

Si te sientas en tu habitación oscura, con un trozo de papel blanco en el rayo de sol, no verás el pelusa blanca delante del papel blanco brillante. No es cuestión de que tus ojos se estén ajustando, es más bien que el fondo es lo suficientemente brillante como para ocultar las motas, por lo que no destacan.

Por el contrario, si abres toda tu habitación a la luz del sol, de modo que las motas son difíciles de ver, luego sostienes un trozo de cartón negro, verás las partículas de polvo flotando delante del cartón, aunque el resto de la habitación esté brillante y tus ojos estén ajustados a la habitación brillante.