Los espejismos
Un espejismo es una ilusión óptica debida a la reflexión total de la luz, originada cuando ésta atraviesa capas de aire de distinta densidad. Así objetos lejanos ofrecen una imagen invertida como si se reflejasen en el agua, o bien aparecen flotando en el aire o sobre la superficie del mar.
Pero… ¿cuál es el mecanismo que los forma?
Ya se apuntaba en el primer párrafo: el cambio de dirección que experimenta la luz al pasar de un medio a otro de diferente densidad, que se mide con el índice de refracción, que no es más que la relación entre la velocidad de la onda en un medio de referencia (el vacío para las ondas electromagnéticas) y su velocidad en el medio del que se trate.
Así, cuando la onda de luz incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios, y si éstos tienen índices de refracción distintos, se produce la refracción. El ejemplo clásico de este fenómeno es el de un lápiz y otro objeto semi-sumergido en un vaso con agua: la cuchara parece quebrada.
También se produce refracción cuando la luz atraviesa capas de aire a distinta temperatura (y por ello densidad), de la que depende el índice de refracción. Los espejismos son producidos por un caso extremo de refracción, denominado reflexión total.
Los espejismos pueden ser de dos tipos: superiores e inferiores, dependiendo de en qué lugar se encuentra la capa de aire caliente.
¿Cómo es eso?
Los espejismos superiores se producen cuando el aire que está cerca de la superficie es más frío (y por lo tanto más denso) que el aire que se encuentra justo encima. Esta inversión térmica se suele dar en latitudes altas donde los mares son fríos y la capa de aire cercana a la superficie del mar está más fría que la superior. La luz ascendente es refractada hacia abajo por la capa cálida produciendo una imagen invertida que parece flotar en el cielo.
Los espejismos inferiores son más comunes, y se producen cuando el aire que está más cerca de la superficie es más caliente (y por lo tanto menos denso) que el aire que se encuentra justo encima. Este fenómeno se observa preferentemente en los desiertos donde el espejismo puede dar la apariencia de un lago o mar desde cierta distancia y, en un ejemplo mucho más cercano, en el asfalto recalentado de las carreteras, con la apariencia de una superficie líquida que refleja imágenes, como un charco. Pero cuanto más se avanza hacia esa zona más parece alejarse, hasta que de repente desaparece.
Veamos algunas imágenes más:
Nota sabionda: Si hace mucho calor y el asfalto de la carretera está muy caliente, incluso se puede apreciar a simple vista como asciende el aire caliente. Y la diferente densidad de ese aire ascendente provoca que llegue una imagen borrosa al observador, pues el diferente índice de refracción hace que la luz se refracte de forma continua al atravesar las distintas capas de aire y se curve.
Nota sabionda: Una cosa parecida ocurre al repostar el automóvil. Si el día es soleado se puede observar en los alrededores de la entrada al depósito, un efecto óptico, una distorsión de imagen. En este caso provocada por los gases desprendidos por el combustible. De una densidad diferente al la del aire circundante y por ello provocadores de refracción.
Respuesta a una consulta de Leonel Domínguez Quijano
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aire calor densidad efecto óptico luz ojo reflejo temperaturaEl porqué del efecto óptico (6)
En el porqué del efecto óptico (2) se habló acerca del efecto de la bailarina y de su sentido de giro.
Ahora vemos una nueva ilusión consistente en una esfera a la que también podemos hacer girar en uno u otro sentido a voluntad.
En realidad no se trata de una esfera, sino de una nube de puntos en movimiento que nuestro cerebro interpreta como una esfera, dotando de tres dimensiones a una imagen que solamente tiene dos. Así funciona nuestro cerebro… ¿se mueve?… entonces tiene volumen.
Pero, ¿hacia donde gira?
Pues, en realidad, en ningún sentido. Así que unas veces nos parece que gira hacia la izquierda y otras hacia la derecha, es decir, levógiro unas veces y dextrógiro otras.
Con un poco de paciencia y algo de práctica, puedes hacer cambiar el sentido de giro de la esfera. ¡Pruébalo!
cerebro efecto óptico esfera giro ojo percepción truco volumenFotografía curiosa (4)
¿Existirá un mundo de las sombras en el que las sombras de las sombras sean las personas y objetos del mundo real?
Se trata de una pregunta retórica, así que no se espera una respuesta. Lo que imagino que será de agradecer, porque no estoy muy seguro de entender tampoco yo la pregunta.
Nada mejor para clarificar la cuestión que la fotografía que la originó.
No parece que haya uso de Photoshop y que es la iluminación y los dibujos geométricos del suelo los que muestran a las sombras como con volumen.
Nada mejor para comprobarlo que girar la imagen 180º. Un efecto realmente curioso.
efecto óptico fotografía giro sol¿Cómo funciona el cine en 3D?
Una rareza, una curiosidad… eso fue el cine en 3D en el pasado. Pero actualmente parece que la industria del entretenimiento empieza a apostar por él.
Cada vez más se dispone en los hogares de sistemas de reproducción de gran calidad: pantallas de grandes dimensiones, sistemas de reproducción digital de video, sonido envolvente y otras maravillas que permiten disfrutar del cine en casa. Así que es lógico que se nos ofrezca algo diferente para poder visionar en las salas comerciales.
Hay diferentes sistemas para ofrecer cine en 3D que con el paso del tiempo se han ido perfeccionando, pero todos ellos se basan en el mismo principio: la visión estereoscópica.
¿Y qué es la visión estereoscópica?
Nuestros ojos son como cámaras fotográficas que obtienen imágenes planas, de dos dimensiones. Debido a la separación que existe entre ambos ojos, esta visión binocular consigue dos imágenes que son ligeramente distintas, y esa diferencia varía en función de la distancia a la que se encuentran los diferentes objetos que caen en nuestro campo de visión.
Nuestro cerebro es el encargado de interpretar esas imágenes planas de manera queconstruye la tridimensionalidad a la que estamos acostumbrados.
Así que los diferentes sistemas de cine tridimensional intentan reproducir la forma en que nuestros ojos registran imágenes del mundo real, para que percibamos la imágen proyectada en un pantalla plana como si no fuera bidimensional.
Mucho tiempo ha pasado desde los primeros intentos, aquellos basados en el color, en los que el espectador utilizaba unas gafas especiales que cubrían los ojos con un celofán semitransparente de color rojo sobre un ojo y de color azul sobre el otro. Así cada ojo percibía una imágen diferente, según la porción de color que cada uno de los celofanes dejaba pasar sin filtrar. El resultado era una aceptable sensación de tridimensionalidad.
Posteriormente empezaron a proyectarse las imágenes en color real (no el rojo-verde del anterior método) y a usarse gafas de cristales polarizados, de tal manera que el cristal de un ojo permitía ver la imagen emitida en una luz polarizada y el otro la imagen emitida en otra luz polarizada.
Actualmente la película es en realidad dos películas proyectadas a la vez con los frames intercalados y las gafas tienen un filtro LCD que está sincronizado con el sistema de proyección, de manera que se oscurecen los cristales alternativamente para que un ojo vea una película y el otro vea la otra y que las ligeras diferencias entre ambas conformen la imagen tridimensional, de la misma manera que el cerebro forma la imagen tridimensional a partir del mundo real.
Si la frecuencia de proyección es suficientemente elevada, no se detectan parpadeos de ninguna clase y la sensación 3D es muy convincente.
Nota sabionda: Para que un ser vivo pueda disfrutar de visión tridimensional, es indispensable que disponga de dos ojos situados en el frente de su cráneo. Se trata de una adaptación evolutiva imprescindible para calcular las distancias correctamente.
Nota sabionda: Y el siguiente paso parece que será el cine holográfico, aún en desarrollo, que consta de una pantalla compuesta de multitud de pequeñas unidades a las que se les puede cambiar su transparencia, brillo y color. Al incidir la luz sobre esos elementos en diferente estado, se consigue que la luz reflejada en la pantalla forme la imagen deseada. Si los cambios se realizan con la suficiente rapidez se logra la sensación de movimiento.
cerebro cine efecto óptico espectáculo imagen luz ojoUn estereograma es una imagen tridimensional oculta en una imagen bidimensional, sin ningún tipo de polarización ni emulsión. Su visualización se realiza sin gafas especiales ni lente alguna, simplemente realizando un pequeño esfuerzo de concentración visual y mental.
Esta ilusión óptica se fundamenta en la manera que nuestro cerebro compone la imagenes, en nuestra visión estereoscópica. Cada ojo capta una imagen ligeramente diferente. El cerebro las procesa y, al superponerlas, obtiene volúmenes y distancias. Así, los estereogramas esconden en su patrón dos imágenes similares con ligeras diferencias, colocadas de tal modo que se logra la visión tridimensional al interpretar el cerebro esas diferencias como volúmenes y profundidades.
No es fácil ver un estereograma, de eso puedo dar fe; pero una vez se aprende la técnica es relativamente sencillo. La idea es desenfocar la vista de la imagen, de manera que al no fijarla en la imagen bidimensional podamos captar la perspectiva, porque si miramos al plano de la imagen directamente, sólo veremos una textura plana. La imagen virtual se forma cuando los ojos se concentran detrás del plano de la imagen, como si quisiéramos ver a través de ella, con la mirada perdida que se suele decir.
Como nuestros ojos no están acostumbrados a hacer semejante cosa sino a converger sobre la imagen, se requiere un poco o un mucho de paciencia para aprender a verlos. Algunas personas los ven casi instantáneamente mientras que a otras les lleva horas.
Un buen método para verlos es mantener la imagen a unos 40-50 cm de distancia y fijar nuestra vista en algo que esté por detrás de ella otros 40-50 cm, aunque hay quien la enfoca al infinito. Cuando la vista está fijada por detrás y, como consecuencia, el estereograma desenfocado, debemos trasladar la mirada sobre la textura pero sin cambiar el enfoque y dejar nuestra vista perdida hasta que la imagen 3D aparezca.
Si la textura borrosa o desenfocada se vuelve nítida significa que nuestros ojos la han enfocado, así que deberás repetir el proceso hasta que esto no ocurra. Si consigues ver algún vago efecto de profundidad vas por buen camino, pero no te conformes, la sensación de visión tridimensional de los estereogramas es muy vívida y clara.
A continuación algunos estereogramas para practicar. En ellos las imágenes tridimensionales ocultas son: una flor, un corazón, una copa y una estrella. ¡Suerte!
Pero… ¿cómo funcionan?
En una imagen estereoscópica, los puntos que la componen están dispuestos aparentemente al azar, pero siempre cada punto tiene asociado otro punto gemelo, dibujado a una pequeña distancia de unos 3 cm, que es la distancia media entre ojos.
El truco de la visión estereoscópica consiste en que la distancia entre los puntos gemelos no es siempre constante, sino que es modificada mediante unos cálculos que representan la profundidad a la que debe ser visualizado dicho punto. Al observar la textura, nuestro cerebro interpreta esas diferencias de distancia como profundidad.
En el diagrama observamos la superficie de la imagen a mostrar en 3D representada por una línea azul y el plano de la textura o imagen 2D por una línea verde.
Para empezar fijamos la vista en el punto real 1 y de esta manera se crea la pareja (1i,1d) que al ser enfocada nos dará la sensación de profundidad del punto real 1. Pero el punto 1d también es visto por el ojo izquierdo, así que seguimos esa trayectoria a través de 1d hasta el punto 2 de la superficie, o lo que es lo mismo miramos a través de 1d con el ojo izquierdo hasta topar con el punto 2. Así ese punto real corresponde a la pareja (2i,2d).
Aplicando el procedimiento de forma iterativa vamos creando puntos en la línea determinada por nuestro plano de visión en el plano de la imagen, hasta que completamos totalmente una línea horizontal.
Como si de un televisor se tratase se ha de repetir el mismo proceso para cada una de las líneas horizontales que componen la imagen. Y así lograr la composición de estereogramas tan excelentes como el siguiente, en el que se puede ver a una mujer sentada en un extremo de un sofá con las piernas cruzadas.
Nota sabionda: En términos científicos, estas imágenes son conocidas como Single Image Random Dot Stereograms, es decir, ‘estereogramas de punto aleatorio de una sola imagen’. En realidad cada una de estas imágenes se componen de una nube de puntos aleatorios, sin ninguna conexión aparente, pero que tras de sí esconden una figura perfectamente definida y que además es visualizada en unas sorprendentes tres dimensiones.
Nota sabionda: El descubridor de estas imágenes planas tridimensionales fue el doctor Bella Julesz en los años 60. Durante sus estudios sobre la percepción de la profundidad en los seres humanos, Julesz generó por ordenador pantallas de puntos aleatorios carentes de forma y color, de manera que si la imagen era captada por el individuo, tan sólo podría ser por su profundidad tridimensional, no por su forma o color.
Nota sabionda: Las imágenes estereoscópicas son visualizadas generalmente mediante una polaridad larga, es decir, enfocando la visión por detrás del plano. Sin embargo para algunas personas es más sencillo ver la imagen utilizando la polaridad corta, enfocando por delante del plano de visión. Cualquier imagen puede contemplarse de las dos formas, pero la profundidad de percepción se invertirá en ambos modos, de forma que lo que en un modo parece salir del plano en otro parece hundirse como un bajorrelieve y viceversa.
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En ocasiones, cuando nos encontramos frente a una cortina de agua de lluvia con el Sol a nuestra espalda, podemos observar un fenómeno óptico conocido como arco iris. Pero no solamente en la lluvia, también en la neblina o en una cascada o, en general, frente a agua lo suficientemente pulverizada.
Este efecto se debe a que las gotas de agua se comportan como prismas y descomponen la luz que las atraviesa en todos los colores del espectro luminoso. ¿Y cómo es eso?
Cuando un rayo de luz topa con un objeto, determinadas longitudes de onda son absorbidas mientras otras son reflejadas. El color asociado a aquellas que rebotan es el que nuestros ojos perciben y por ello decimos que el objeto en cuestión es de determinado color. Ahora bien, cuando el objeto con el que la luz topa no es sólido o bien siéndolo no opone resistencia o pone poca al paso de la luz (objetos transparentes o translúcidos) la luz los atraviesa. Pero este cambio en el medio de propagación provoca un cambio en su velocidad, lo que se nos muestra como un cambio de dirección de aquellos rayos de luz que inciden oblicuamente.
La siguiente imagen aclarará lo dicho.
El rayo de luz incide oblicuamente sobre la superficie del agua y, al atravesarla sufre la refracción que se concreta en un cambio del ángulo con respecto a la perpendicular. Pero cada una de las diferentes longitudes de onda que componen la luz blanca se ve refractada de diferente manera porque la velocidad de propagación es diferente para cada una de ellas. Esto se traduce en diferentes ángulos de refracción para cada una en un fenómeno que se conoce como dispersión de la luz, mostrando a nuestros ojos el espectro de luz visible del rojo al violeta, cuando el rayo ya ha atravesado el medio líquido (en este caso la gota de agua) que se ha comportado como un prisma.
También, casi sin pretenderlo, hemos dado respuesta a la cuestión de ordenación de los colores, y ya sabemos por qué el rojo se encuentra en el extemo superior y el violeta en el inferior: el rojo tiene la longitud de onda más larga y el violeta la más corta.
Pero no siempre que llueve vemos el arco iris. ¿Cuándo lo vemos y cuando no?
Expliquemos esto un poco mejor.
Una determinada gota de agua refracta la luz y la devuelve al observador formando un ángulo mayor de 42º o menor de 40º, lo que se corresponde a una longitud de onda no visible. Resultado: no vemos nada reflejado.
Una determinada gota de agua refracta luz y la devuelve al observador formando un ángulo que va de 40º a 42º, lo que se corresponde con el espectro de luz visible. Resultado: vemos el arco iris.
Esto quiere decir que una gota que refracte la luz solar con un ángulo de 42º la veremos de color rojo (a ella y a todas aquellas con la misma característica) y a la que lo haga con un ángulo de 40º la veremos de color violeta (a ella y a todas aquellas con la misma característica). O lo que es lo mismo, veremos unas gotas de color rojo, “unas cuantas gotas más abajo” las veremos de color naranja, “unas cuantas gotas más abajo” las veremos amarillas… y así hasta completar los siete colores del arco iris en el espacio de 2º de arco.
¿Y por qué no las vemos dispuestas en línea recta como si se tratase de un pentagrama, o en forma triangular, o cuadrada, o en forma de estrella, por poner unos ejemplos?
Pues no, apreciamos el efecto en forma de arco —aunque en realidad es un círculo que el horizonte no nos permite contemplar en su totalidad— debido a que la gotas de agua que se nos muestran están dispuestas de esa manera, es decir, en círculo, Y ese círculo es la base de un cono con vértice en los ojos del observador y con un eje paralelo a los rayos del sol que inciden en las gotas, tal como muestra la imagen.
Nota sabionda: En realidad el número de reflexiones que se producen en el interior de la gota pueden ser más de dos (dependiendo de por dónde entre la luz) lo que puede dar lugar a la aparición de dos arcos iris: el primario más fuerte e interior y el secundario más débil y exterior y con los colores en orden invertido. Y la cosa se puede complicar como se puede apreciar aquí.
Nota sabionda: Como el ángulo para ver el arco iris siempre es de 40º-42º, cuanto más bajo esté el sol más alto se ve el arco iris, llegando a convertirse el arco visible en una circunferencia cuando el sol está sobre el horizonte.
Respuesta a una consulta de Yuliana Ferreira
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Para experimentar el efecto óptico propuesto es necesario ejecutar el siguiente video y seguir sus instrucciones. A saber:
- mantenerse cerca de la pantalla (40 o 50 cm serán suficientes).
- fijar la vista en el punto central de la espiral.
- cuando la espiral desaparezca mantener la mirada en la imagen siguiente.
Por supuesto, te garantizo que no aparecerá ningún zombi aullante ni ninguna niña del exorcista profiriendo un alarido desgarrador, como ocurre en algunos de estos videos.
¿Qué tal? Alucinante, ¿no?
Ahora prueba como dice el video a mirar el dorso de tu mano en cuanto la espiral deje de girar. También impresiona.
¿Y por qué ocurre esto?
Esta ilusión es un ejemplo de efecto óptico post-movimiento que fue descrito por primera vez por R. Addams en los primeros años del siglo XIX, tras haberlo experimentado después de mantener fija su mirada durante varios segundos en una cascada y después desviar la vista a otro objeto. Es por ello que también se le conoce como “efecto cascada”.
En los años 70 varios psicólogos estudiaron el fenómeno. En un artículo publicado en enero de 1977 en Scientific American por Robert Sekuler y Eugene Levinson, titulado The Perception of Moving Targets, se da la explicación: el cerebro posee diferentes detectores de movimiento para cada una de las direcciones de movimiento posibles. Estos detectores producen una fuerte señal cuando hay movimiento y una señal débil, aunque no nula, cuando no lo hay.
Cuando estos detectores están equilibrados no se percibe movimiento. Pero cuando algunos de ellos se ven fuertemente estimulados por un movimiento en una dirección determinada, se sobreestimulan o fatigan. Así que, cuando el estímulo desaparece, los detectores de movimiento de la dirección contraria producen una fuerte señal durante unos segundos hasta que los primeros se recuperan.
Ocasionando así el efecto óptico mencionado.
cerebro efecto óptico giro ojo reacciónEl porqué del efecto óptico (4)
El siguiente efecto óptico creo que es bastante conocido. Pero al que lo vea por primera vez, seguro le sorprenderá.
Las instrucciones son las siguientes:
- Mira fijamente y sin apartar la vista los cuatro puntos centrales de la imagen, durante unos 30 segundos.
- Mira ahora hacia una superficie lisa de un solo color claro (una pared blanca, el techo, la pantalla en blanco del monitor…)
Puedes mirar fijamente o parpadear rápido repetidas veces hasta fijar una imagen que se mantendrá nítida durante un par de segundos.
Aquí está la imagen:
¿Reconoces lo que ves? ¿Te ha sorprendido?
¿Y por qué pasa esto? ¿A qué se debe esta “aparición”?
La aparición de estas post-imágenes se deben a la permanencia retiniana. Al mantener la vista fija en la imagen durante cierto tiempo, ésta no se borra inmediatamente sino que se mantiene unos instantes aunque ya no la estemos mirando. Algo similar —salvando las distancias— a lo que ocurría en los antiguos monitores de fósforo verde que mostraban una imagen practicamente fija: se acababa fijando la imagen en la pantalla aunque éste se apagara.
Si quieres sorprender a tus amistades puedes crear tu propia post-imagen (con una foto tuya, de tu pareja…). Para ello no tienes más que elegir la fotografía y, con la ayuda de cualquier programa editor de imágenes, pasarla a blanco y negro y después pasarla a negativo.
Como yo he hecho para esta ocasión con una famosa fotografía que ha dado lugar a la siguiente imagen:
Guapa ¿eh?
Nota sabionda: Este efecto de la permanencia retiniana es el que ha hecho posible la televisión. En realidad no recibimos la imagen de la pantalla de forma global, sino que se iluminan los puntos de la pantalla uno a uno, en un barrido de la misma a una vertiginosa velocidad que no da tiempo a que la imagen se borre y da al espectador la sensación de que está viendo imágenes completas.
efecto óptico imagen ojo tiempoEl porqué del efecto óptico (3)
Hay montones de ilusiones ópticas, pero pocas tan sorprendentes como ésta que se puede ver en la imagen.
¿Dónde está la ilusión? se preguntará el curioso, si tan solo hay dos trozos de plástico: uno anaranjado más pequeño y otro rojo más grande.
Pues… ¡ahí está! la pieza anaranjada y la pieza roja son exactamente iguales. Pero ahí no acaba la cosa, si intercambiamos el orden de las piezas, ahora parecerá que la anaranjada es mayor que la roja.
Entiendo que, aún sabiendo que la perspectiva puede deformar nuestra percepción y que la forma de las piezas puede contribuir al efecto, cueste creerlo. Por ello nada mejor que ver un video ilustrando lo dicho.
demostración para incrédulos
Un psicólogo estadounidense llamado Joseph Jastrow descubrió en 1899 que, cuando colocamos dos figuras iguales muy cerca una de la otra, podemos tener la sensación de que una es mayor que la otra en tanto que intervengan líneas curvas y ángulos no rectos. Por eso se le conoce como Ilusión de Jastrow. Los dos nuevos ejemplos también ilustran el efecto aunque de manera menos sorprendente y acusada.
También se puede acentuar el efecto dando un color contrastado a cada uno de los lados de las piezas. Se puede aplicar color amarillo o cualquier color claro al borde exterior del arco y color azul o cualquier color oscuro al borde interior, yendo de uno a otro por medio de un degradado. Esto es así porque los colores oscuros acentúan la sensación de pequeñez y los colores claros la de amplitud.
Y no, no hay ningún tipo de truco. Que la curvatura del lado inferior sea idéntica al superior, que los lados sean unas líneas inclinadas que no forman ángulo recto y nos obligan a desplazar la pieza superior hacia la izquierda para alinear ambas, y nuestra propia percepción de la perspectiva obran el engaño: creemos ver lo que no vemos.
Si sientes curiosidad por comprobarlo no tienes más que imprimir la imagen adjunta y probar con el par de piezas. ¡Ah! y no dejes de sorprender a tus amigos con ellas.
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