¿Cuál es el origen de la X aplanada que aparece cuando una luz pequeña (pero suficientemente potente) se refleja en la pantalla de nuestro televisor no alimentado?

Question

El reflejo de una luz pequeña (pero con suficiente potencia) en nuestro televisor muestra cuatro rayos emergentes. Los rayos varían periódicamente en el espacio y tienen un patrón de repetición de los colores del arco iris. Cuanto más lejos esté la llama del televisor, mayor será la distancia entre las luces periódicas de los "rayos". Suena razonable. Esta es la imagen del efecto:

No importa a qué distancia pongas la vela, el ángulo entre las dos líneas sigue siendo el mismo. El color verde es muy tenue en la imagen pero era claramente visible en la pantalla del televisor. La distancia entre los puntos rojos/verdes sucesivos era cada vez menor si la distancia entre tu ojo y la pantalla era cada vez menor. Suena razonable. Independientemente de la posición de la luz con respecto al televisor, aparecía el mismo patrón.

He añadido una imagen en primer plano del televisor en funcionamiento en la que se puede ver la forma que tienen los píxeles emisores de luz:

Fíjate en que están curvados, o mejor dicho, están formados por dos pequeños rectángulos con un ángulo entre ellos que es, a primera vista, el mismo que el ángulo entre los rayos de luz que se ven en la pantalla del televisor. Cuando medí el ángulo de los rayos en la pantalla del televisor, era más o menos el mismo que el ángulo entre las piezas de "línea" de los píxeles (unos 180-(2x16)=148 grados). Quizá aquí esté la clave del problema. ¿Cuál sería el patrón que se vería en la pantalla del televisor si los píxeles fueran cuadrados, rectangulares (con la longitud en vertical) o redondos? O formados y dispuestos como aquí:

¡Seguro que no es una X aplastada! Pero, para ceñirnos a la pregunta, ¿qué pasaría si el ángulo entre las piezas rectangulares de los píxeles fuera de 180 grados (para que se conviertan en un solo rectángulo) y se colocaran como en la parte inferior derecha de la imagen anterior? ¿Se estiraría la forma X en una línea horizontal (supongamos que todos los píxeles, cuando el televisor está apagado, reflejan la luz por igual para lo que sigue), repitiéndose los colores del arco iris? En este caso, se produce un patrón de difracción debido a las diferentes longitudes de onda de los colores del arco iris. Eso está muy claro. Todos los píxeles rojos reflejan de tal manera un patrón de luz-oscuridad que se encuentra en la línea horizontal (X comprimida) del televisor no alimentado cuando le damos una luz.

La cuarta y la quinta imagen las hice usando un LED blanco y rojo (que muestra la naturaleza periódica con mayor claridad, e incluso anillos concéntricos rojos), y en la sexta imagen, añadí algo de información sobre cómo hice la imagen.

La última imagen muestra (algo borrosa) los píxeles rectangulares y su configuración en la pantalla de mi ordenador portátil. Son las mismas formas de puntos y tienen las mismas configuraciones que en los píxeles mostrados abajo a la izquierda de la imagen con cuatro formas y configuraciones diferentes. Cuando ilumino con una luz la pantalla de mi portátil sin alimentación, no descubro ninguna forma X. Puede ser que los píxeles no reflejen la luz.

Pero la pregunta final: ¿Se encuentran los mismos ángulos en los píxeles, (el gran ángulo entre los dos rectángulos) que en el gran ángulo de la X correlacionada? Si es así, ¿cómo?

He añadido esta foto en primer plano de la pantalla de mi portátil:

No se ve tan bien, pero los píxeles tienen forma rectangular (en posición vertical). Son mucho más pequeños que los píxeles de la pantalla de mi televisor grande, que casi puedo ver a simple vista (una vez que conoces la forma después de tomar la foto de cerca, lo que no se puede decir de los píxeles de la pantalla de mi portátil). El efecto no es visible en la pantalla de mi portátil (apagada), quizá por la pequeñez de los píxeles. El efecto es (como he dicho) dependiente del color (con un haz de luz rojo sólo se ve una forma de X roja, periódicamente brillante y oscura) e independiente de la orientación (no importa cómo apunte el haz de luz, la misma X aparece una y otra vez). No obstante, no sé si los píxeles de ambas pantallas son los mismos (aunque lo parezca).

Answer 1

Parece un patrón de difracción de los píxeles de la pantalla. En un otra pregunta de SE El patrón era de cuatro "rayos" horizontales y verticales formados por picos finamente espaciados, en lugar del amplio espaciado que hay aquí y los ángulos que difieren de 90 grados.

Si se mide el ángulo aparente entre los primeros picos de difracción (los del borde del halo) y el punto central, se puede relacionar con la longitud de onda (digamos, 600 nm) y el paso de puntos de la pantalla de televisión. La relación entre las distancias pantalla-ojo y pantalla-vela también importa; el análisis es más fácil si esta relación es mucho menor que uno.

En cuanto al ángulo entre los rayos: Sospecho que tu pantalla no tiene píxeles rectangulares, sino píxeles dispuestos en algún tipo de disposición escalonada. Sin embargo, no puedo adivinar la disposición exacta de los píxeles a partir del patrón de difracción. También puede ser que hayas tomado la foto desde un ángulo. Tal vez podrías publicar una foto de los píxeles del televisor en primer plano (cuando el televisor está encendido) y un esquema de las ubicaciones relativas de la cámara, la vela, la pantalla y los puntos de difracción aparentes.

Actualización

Hice una transformada de Fourier 2D en un patrón que se parece más o menos a sus píxeles: imagen de la izquierda. (El desvanecimiento hacia los bordes es una función de ventana). La transformada de Fourier, que debería parecerse a tu patrón de difracción, está a la derecha (amplitudes trazadas, no intensidades). Efectivamente, se ve aparecer la forma de "X" aplanada, pero también una fila vertical de manchas de difracción. Sin embargo, no estoy seguro de por qué la "X" difractada es tan pronunciada en tu caso, con sólo dos filas inclinadas de puntos, en lugar de muchos puntos que resultan ser un poco más brillantes cerca de la "X".