Física de los discos ópticos

1. La física de los discos ópticos Alfredo de la Presa Cruz

2. Esta imagen es de un disco compacto común. ¿Cómo vemos estos anillos de color en el disco? Los colores que se ven en la superficie de un disco compacto son producidos por un fenómeno llamado difracción de la luz. Para ver los anillos de color es necesario hacer un arreglo de una lámpara y el disco de manera que queden bien alineados. El ojo del observador también estará alineado..

3. Algo sobre espectros La información de datos o de música en un disco compacto está grabada como una serie de pequeñísimos montículos ordenados. Están sobre una línea espiral que se enrolla alrededor del centro del disco. Cada vuelta de esta línea está separada de la anterior una distancia de 1.6 micrómetros, este es el tamaño de una bacteria. La información es leída por medio de un haz de luz láser que se refleja en la superficie del disco. En un DVD la distancia entre líneas es menor, es de 0.74 micrómetros La difracción se produce cuando la longitud de onda es mayor que las dimensiones del objeto, por tanto, los efectos de la difracción disminuyen hasta hacerse indetectables a medida que el tamaño del objeto aumenta comparado con la longitud de onda.

4. La luz es una onda electromagnética y los haces de luz de diferentes longitudes de onda son percibidos por nosotros como luces de diferentes colores. El arco iris es el despliegue del espectro completo, es decir de todos los colores que corresponden a todas las longitudes de onda. En los extremos del espectro están el violeta y el rojo, que corresponden con las ondas más corta y más larga respectivamente. Cuando hacemos incidir luz sobre la superficie del disco, ocurre un fenómeno llamado difracción de la luz. Esto es causado porque el patrón de las hileras de montículos que están sobre el disco es repetitivo y las distancias entre líneas son muy pequeñas. La luz es desviada o difractada a una dirección que depende de su longitud de onda, así es que nosotros vemos que cada color es enviado en una dirección diferente a los demás. El rojo se desvía un ángulo mayor que el violeta. Entre ellos quedan el resto de los colores, entre todos forman un espectro. En la foto que sigue se han dibujado unas líneas que muestran el camino que siguen algunos rayos de luz. La longitud de una onda es la distancia entre dos lineas consecutivas, en otras palabras describe lo larga que es la onda

5. De entre todos los rayos que emite la lámpara y que cubren a todo el disco, están marcados dos. Cuando cada uno de ellos incide sobre el disco, la luz blanca se descompone en todos los colores y la luz de cada color es emitida en diferente ángulo. En la foto están dibujadas dos líneas, la roja y la violeta que son los extremos del espectro. Entre ellas están el resto de los colores espectrales. El disco es capaz de formar más de un espectro, el primero se ve con la lámpara a unos 12 cm del disco, el segundo se ve con la lámpara a unos 4 cm del disco. Un tercer espectro se encima parcialmente sobre el segundo. Cada uno de estos espectros sucesivos es más ancho que el anterior, sólo el primero se ve completo sin encimarse con otro.

6. Para que el disco y los anillos se vean completos es necesario sostener la lámpara en un soporte transparente. La lámpara se sostuvo en un agujero a la medida hecho en una lámina de plástico. Se usó una lámpara a la que se le puede quitar el reflector y el pequeño foco es capaz de emitir luz en todas direcciones, de manera que el disco completo está iluminado aunque la lámpara esté muy próxima a él.

7. Vista aumentada de las hileras de montículos en un CD y un DVD. ¿Qué ocurre en el caso de los blu-Ray?

8. El tamaño del "punto" mínimo en el que un láser puede ser enfocado está limitado por la difracción, y depende de la longitud de onda del haz de luz y de la de la lente utilizada para enfocarlo. En el caso del láser azul-violeta utilizado en los discos Blu-ray, la longitud de onda es menor con respecto a tecnologías anteriores, aumentando por lo tanto la apertura numérica (0,85, comparado con 0,6 para DVD). Con ello, y gracias a un sistema de lentes duales y a una cubierta protectora más delgada, el rayo láser puede enfocar de forma mucho más precisa en la superficie del disco. Dicho de otra forma, los puntos de información legibles en el disco son mucho más pequeños y, por tanto, el mismo espacio puede contener mucha más información. Por último, además de las mejoras en la tecnología óptica, los discos Blu-Ray incorporan un sistema mejorado de codificación de datos que permite empaquetar aún más información.

9. Fuente: http:// www.tianguisdefisica.com / index.htm , página web de la Universidad de México para estudiantes de secundaria http://wikipedia.org