Una imagen vale más que mil palabras… O no.
Hace mucho, mucho tiempo, en un Universo paralelo en el que Remo no era padre de familia numerosa, Hugo, uno de nuestros libreros favoritos, nos preguntaba:
Buenos días Remo. Tengo una pregunta que a mi parecer cumple con todas las condiciones necesarias para ser considerada CPI. La pregunta en cuestión es ¿Por qué las cosas se ven más oscuras cuando se mojan? Quizá suena sencillo pero sea complejo o quizá sea realmente sencillo pero no lo veo. Espero ansioso la respuesta. Adios.
Alberto, otro lector, en perfecto tándem con Hugo, hacía “la misma” pregunta de otra manera:
Buenas, siempre me ha llamado la atención que cuando un papel se mancha de aceite o de cualquier grasa se vuelve transparente. ¿Por qué se da este fenómeno?
Noten, estimados lectores, que las dos preguntas no son iguales. Sin embargo, son dos caras de la misma cuestión. Hablaremos indistintamente de cosas que se oscurecen y que se hacen transparentes, y en algún momento veremos por qué en realidad son la misma cosa. El artículo de hoy va a ser largo. Abróchense los cinturones, que allá vamos.
El asunto de la transparencia de algunas cosas cuando se mojan es conocido desde hace mucho. No porque ya hubiera concursos de corsés mojados durante la Ilustración, que habría estado bien, sino porque en la época colonial norteamericana del centro, por poner un ejemplo, las primeras ventanas no tenían cristales sino papel mojado en aceite.
Para entender por qué las cosas se oscurecen al mojarse, primero hay que entender por qué no se oscurecen cuando están secas 
nos colocamos entre la camiseta entre nosotros y la fuente de luz, entonces veremos la luz que ha conseguido atravesar la camiseta. Cuanto más tenue sea el material que compone la camiseta, más luz la atravesará y nos parecerá más transparente.
Cuado un rayo de luz le pega a una superficie, tiene tres posibles destinos:
1.- Rebota. Es decir, se refleja. Los físicos, que tenemos la mala costumbre de intentar cuantificarlo todo, tenemos una magnitud que mide esto: La reflectancia.
2.- Es absorbido por el material y reemitido luego en forma de calor. Pero ya no cuenta como la luz original. Y para medir esto se inventó la absorbancia.
3.- Atraviesa la superficie. Se transmite a través del objeto. Y por supuesto, lo mide la transmitancia.
Las tres magnitudes anteriores van de cero a uno:
Transmitancia cero: no pasa ni un rayo; por ejemplo, una lámina de plomo de 30 km de ancho (un suponer) tiene transmitancia cero para la luz visible (no así para los neutrinos, famosísimos neutrinos, pero eso es otra historia y será contada en otro momento).
Transmitancia uno: Todo lo que entra sale. Por ejemplo, el vacío, que deja pasar todos los rayos de luz que uno quiera.
Reflectancia cero, también el vacío, que no refleja nada de lo que recibe.
Reflectancia uno: todo rayo que alcance el objeto saldrá rebotado, sin atravesarlo ni ser absorbido. Por ejemplo, un espejo perfecto (no existen en el mundo real, pero nos valen aquí).
Absorbancia cero: el vacío, que no se queda ni con un mísero rayín de luz de los que lo atraviesan.
Absorbancia uno: un cuerpo negro.
Aunque las definiciones pueden ser a veces un poco técnicas (se define la reflectancia total hemisférica como la integral de ángulo sólido en todas las longitudes de onda de las reflectividades espectraZZZzzzZZZzzzZZZzzzZZZzzzZZZ), lo que debe quedarnos claro es que cuando un rayo de luz llega a una superficie sólo puede o bien rebotar, o bien ser absorbido, o bien ser transmitido al otro lado. Y además, la suma de las tres posibilidades siempre dará uno; decir esto es lo mismo que decir que la energía se conserva: cuando un rayo alcanza una superficie, la suma de lo que se absorbe más lo que se transmite más lo que se refleja no puede dar ni más ni menos energía que la que traía el rayo original. La energía no aparece de la nada ni desaparece (ni se crea ni se destruye, solo se transforma).
Una vez que hemos aclarado el destino posible de nuestros rayos de luz centrémonos en una camiseta blanca o una hoja de papel. Sabemos, y esto es muy importante, que todos los componentes de los objetos que vamos a estudiar, tanto las fibras de algodón (90% celulosa) y poliéster de las camisetas como los granitos de sílice de la arena de playa y las fibras de celulosa de las hojas de papel, son transparentes cuando se las mira de una en una, y se hallan repartidas muy juntitas pero con abundantes burbujillas de aire entre ellos. Y aquí está el intríngulis, estimados lectores.
Cuando un rayo de luz que proviene del aire se topa con un reguero de fibras transparentes entrecruzadas, comienza a atravesarlas siguiendo una trayectoria caótica, sufriendo constantes refracciones y reflexiones (scattering). Algo que influye bastante en cuánto se desvía el rayo de luz cada vez que se mete en una de las fibras y sale de ella es la diferencia de índice de refracción entre la fibra y el medio desde el que llega el rayo de luz (en este caso, el aire). Recordemos brevemente que el índice de refracción, entre otras muuuuchas cosas, nos ayuda a predecir cuánto se doblará un rayo de luz al pasar de un medio (aire, por ejemlpo) a otro (celulosa, por ejemplo) cuando llega con cierto ángulo. El índice de refracción de la celulosa es más o menos de 1.47, mientras que el del aire es más o menos 1. Aunque parezca que esta diferencia es poca, en realidad no lo es. Se pueden considerar índices muy distintos. El rayo de luz dará mil giros y revueltas entrando y saliendo de las fibras. El resultado final es que un haz de rayos de luz, a pesar de ser la celulosa un material transparente, acaba siendo mayormente reflejado por el conjunto de fibras de celulosa. No imaginen “reflejado” como en un espejo, estimados lectores, sino como “rebotado hacia atrás en direcciones diversas” (técnicamente, reflexión difusa).
Cuando un rayo de luz entra en un entramado de fibras de celulosa con aire entre ellas, tiene muchas posibilidades de salir por donde ha entrado. Olvídense del ángulo y de la d, lo importante es ver cómo tras sucesivas desviaciones el rayo sale por donde entró.
Imagínense que entran conduciendo por el centro de uno de los lados de una explanada de 100 metros de largo por 100 de ancho y que cada 10 metros les hacen girar 90º en una dirección aleatoria. Ya de entrada, la mitad de los coches que entren saldrán por donde han salido al tocarles dos giros a derecha o dos giros a izquierda (dan media vuelta y cuando les tocaba hacer el siguiente giro ya han llegado de nuevo al borde de la explanada). El resto de los coches tienen pocas posibilidades de llegar al final del aparcamiento. Estamos ante un material que es poco transparente a pesar de estar formado, recordemos, por fibras que sí son transparentes.
Ahora ya entendemos por qué las camisetas de algodón (o los folios de papel blanco) no son transparentes cuando están secas, echemos agua y disfrutemos de la magia.
Al echar agua en la camiseta de una estupenda moza (o un estupendo mozo), lo que hacemos es, además de aumentar la diversión del experimento en un factor 10, rellenar todos los huecos del aire entre fibras con agua. El agua tiene un índice de refracción de más o menos 1,33. Esto significa que cuando un rayo, en vez de pasar del aire a la celulosa pasa del agua a la celulosa, se desviará mucho menos porque los índices de refracción son muy parecidos.
Volvamos a nuestro ejemplo de la explanada. Entran por un lado con el coche y cada 10 metros deben girar 10º a izquierda o derecha, aleatoriamente. La mayoría de los coches conseguirán llegar al otro lado, porque cada 10 metros se desvían muy poco. Por eso al mojar una camiseta o un folio, de repente lo atraviesa más luz.
He encontrado muchos vídeos en los que se ve este efecto en vivo. El que sigue es uno de mis favoritos:
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Curioso pero inútil