Opaco

Física

Un material opaco bloquea la luz por completo al absorberla o reflejarla, así que no se puede ver nada a través de él, como la madera, el metal o el ladrillo.

Visualization

Definition

Un material opaco no deja pasar nada de luz: la madera, el metal, el ladrillo y una mano son todos opacos, por eso proyectan sombras, y las cosas opacas siguen interactuando con la luz al absorberla o reflejarla, así que un objeto opaco puede ser de cualquier color, negro o brillante. No transmite luz, con todo lo que lo golpea absorbido o reflejado, proyectando sombras nítidas, su color proviene de las longitudes de onda que refleja, y la opacidad depende tanto del grosor como del tipo de onda: el papel aluminio es opaco a la luz visible mientras que el papel delgado puede ser translúcido, y la piel es opaca a la luz visible pero transparente a los rayos X. La opacidad significa que la fracción transmitida $T = (1 - R)^2 e^{-\alpha x}$ es efectivamente cero, ya sea porque el coeficiente de absorción $\alpha$ es grande, como cuando la energía del fotón coincide con transiciones electrónicas o vibracionales o los electrones libres en los metales absorben a través de todo el visible, o porque el material es lo bastante grueso como para que $\alpha x \gg 1$; en los metales, los campos penetran solo hasta la profundidad de piel $\delta = \sqrt{2/(\mu\sigma\omega)}$, unos cuantos nanómetros para la luz visible, así que incluso las láminas delgadas son opacas y muy reflectantes, y los astrónomos describen la opacidad con la profundidad óptica $\tau = \alpha x$, siendo un medio opaco cuando $\tau \gg 1$, por eso el Sol tiene una superficie visible aunque sea gas hasta el fondo.

Example

Sostener un libro frente a una linterna oscurece la pared detrás, ya que el libro bloqueó toda la luz; una pared de ladrillo refleja de $20$ a $30\%$ de la luz solar, absorbe el resto, y no transmite nada, así que su lado sombreado es tenue en vez de perfectamente negro porque la única luz que llega ahí viene indirectamente del cielo. El cobre a frecuencias visibles tiene una profundidad de piel de unos $3\ \text{nm}$, así que una película de $30\ \text{nm}$, diez profundidades de piel de grosor, transmite unos $e^{-10} \approx 4.5 \times 10^{-5}$ de la luz, y la fotosfera del Sol es la capa donde $\tau \approx 2/3$ mirando hacia adentro, más allá de la cual la luz de capas más profundas no puede escapar, dándole a la estrella su apariencia de borde nítido.

Key Insight

Que algo sea opaco depende de la onda: una puerta de madera bloquea la luz pero deja pasar el sonido, una ventana de vidrio deja pasar la luz pero bloquea la mayor parte del sonido, y las ondas de radio atraviesan paredes que detienen ambas. Nada es opaco a toda onda; los neutrinos atraviesan un año luz de plomo con solo un $50\%$ de probabilidad de detenerse, y los rayos X ven los huesos a través de la carne, así que opaco siempre necesita la pregunta, opaco a qué.