¿La difracción hace que la sombra de un árbol sea borrosa?

La difracción no es lo que hace que la sombra de un árbol sea borrosa. Las sombras de los árboles, edificios, y otros objetos exteriores se ven borrosos por el hecho de que el sol es una fuente de luz extendida. Aunque la difracción puede hacer que las sombras se vuelvan borrosas, para objetos de tamaño humano en longitudes de onda de luz visibles, la difracción de la luz es pequeña.

Mira de cerca la sombra de un árbol proyectada sobre la hierba., tu mano echada en la acera, o una cerca echada en una pared lejana. Cada sombra tiene la forma general del objeto que proyecta la sombra., pero los bordes de las sombras no son nítidos. Más bien, los bordes de la sombra están borrosos o borrosos. Cuanto más lejos esté la sombra del objeto que crea la sombra, cuanto más borrosa se vuelve la sombra. Por ejemplo, aleja tu mano de su sombra en la acera, y la sombra se vuelve más una gota. Si la luz viajara solo en líneas perfectamente rectas y sólo había fuentes puntuales de luz, todas las sombras serían perfectamente nítidas porque la luz llegaría a un punto y luego no llegaría al punto justo al lado. Por lo tanto, hay dos efectos que difuminan las sombras.: 1) la luz no viaja solo en linea recta, pero puede doblarse en las esquinas (“difracción”), y 2) la luz no proviene solo de fuentes puntuales.

El sol no es una fuente puntual de luz.. Más bien, el sol tiene una forma extendida con un ancho finito. La luz generada por el sol emana de diferentes puntos en el espacio a lo largo de la superficie del sol.. Este concepto se puede entender mejor observando el siguiente diagrama. La luz de un lado del sol puede llegar a las áreas que están sombreadas por la luz del otro lado del sol.. similar, la luz del otro lado del sol puede llegar a las áreas que están sombreadas por otros rayos de luz. La luz de un objeto extendido puede penetrar la región de la sombra porque la luz proviene de diferentes puntos a lo largo del sol.. Si el objeto sombreado está lo suficientemente cerca de la superficie sobre la que se proyecta la sombra (por ejemplo. el terreno), hay una zona de sombra donde no llega la luz del sol. este interior, La región más oscura de la sombra se llama “umbría”. (La palabra “umbría” viene del latín y significa “sombra”. También es la raíz de la palabra. “sombrilla”, que te protege de la luz del sol o de la lluvia. Esta conexión entre las dos palabras puede ayudarte a recordar qué “umbría” medio.) El exterior, región más clara de la sombra es el área donde parte de la luz del sol puede llegar, haciendo la sombra más clara. Esta parte más clara de la sombra se llama “penumbra”. (La palabra “penumbra” proviene de raíces latinas que significan “casi sombra”, similar a cómo la palabra “península” proviene de raíces que significan “casi isla”.) A medida que avanzas hacia las regiones exteriores de la penumbra, cada vez más luz del sol es capaz de llegar al suelo, y la sombra se hace mas y mas clara. Cada objeto iluminado por el sol puede proyectar una sombra con una umbra y una penumbra al igual que los objetos astronómicos..

Los bordes borrosos de las sombras cotidianas se deben a que las fuentes de luz son objetos extendidos. La luz de diferentes partes de la fuente puede viajar al área de sombra porque emana de diferentes puntos en el espacio.. el mas oscuro, La parte interna de la sombra donde no llega la luz se llama “umbría”. El encendedor, parte exterior de la sombra, donde puede llegar algo de luz se llama “penumbra”. Las partes donde puede llegar toda la luz no están sombreadas. Objetos cotidianos iluminados por la luz del sol., como árboles y cercas, puede proyectar sombras compuestas de umbra y penumbra al igual que los objetos astronómicos. Tenga en cuenta que esta imagen es solo un diagrama esquemático y nada está a escala. Imagen de dominio público, fuente: Christopher S. Baird.

Curiosamente, si una fuente de luz está más extendida en una dirección que en la otra, entonces las sombras asociadas con esta fuente de luz serán más borrosas en una dirección que en la otra. Por ejemplo, mire de cerca la sombra de su mano en una habitación por la noche con solo un solo, largo, bombilla fluorescente encendida. Sosteniendo tu mano en una dirección, las puntas de los dedos en la sombra estarán nítidas mientras que los lados de los dedos estarán borrosos. Ahora gira tu mano noventa grados, y las puntas de los dedos se volverán borrosas mientras que los lados de los dedos se volverán afilados. similar, el sol también puede causar este efecto. Justo antes del atardecer, la luz del sol se aplasta en un disco aplanado por la refracción atmosférica. Por lo tanto, la luz del sol cerca de la puesta del sol actúa como si viniera de una fuente de luz que se extiende más en la dirección horizontal que en la dirección vertical.. Mirando de cerca la sombra de tu mano cerca del atardecer, se puede ver que es más borroso en la dirección horizontal que en la vertical, demostrando que la naturaleza borrosa de las sombras cotidianas se debe a que el sol es una fuente extendida.

La difracción también puede hacer que las sombras se vean borrosas., pero el efecto es más raro en la vida cotidiana. (dijo con más cuidado: la difracción en sí es común en la vida cotidiana, pero la difracción que causa la borrosidad de los bordes de las sombras es menos común). La difracción es un efecto de onda donde las olas son capaces de doblarse alrededor de las esquinas de las obstrucciones. Ante todo, La difracción es un efecto débil que depende de la wavelengt de la luz. La longitud de onda de la luz visible es del orden de cientos de nanómetros. Como resultado, difracción borde sencillo, como haría bordes de la sombra borrosa, que ocurre en una escala muy pequeña. efectos de difracción pueden ser amplificados si se utilizan estructuras muy pequeñas, tales como rejillas de difracción o gotitas de niebla. Pero en ese momento, usted no está realmente produciendo sombras más, pero están produciendo patrones de difracción complejos. Hasta donde llegan las sombras, los efectos de difracción de los objetos cotidianos en la luz visible son demasiado débiles para notarlo. en segundo lugar, la difracción es un efecto coherente que generalmente requiere un haz casi monocromático, como un rayo láser, para volverse significativo. La luz del sol contiene muchos colores que se difractan de manera diferente, de modo que el efecto neto, en cuanto a las sombras se refiere, es que los efectos de difracción se eliminan entre sí.

Crédito:https://wtamu.edu/~cbaird/sq/2014/07/02/how-does-difraction-make-a-trees-shadow-borrosa/