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Esta encuesta nos sirve para conocerte mejor, y así crear un mejor blog.

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Construcción de un adorno muy geek: levitador magnético y escopeta de portales



En el video nos muestran un adorno muy llamativo, fácil de construir y digno de estar en nuestra renombrada lista de juguetes científicos.

Básicamente, se trata de un electroimán de un juguete que se usa para levitar globos terráqueos, que se incorporó a una carcasa más llamativa.

Ahora bien, unas preguntas de física: ¿cómo se comportan las oscilaciones de este iman-electroimán ante la gravedad?, ¿será lo mismo tener este adorno en el espacio exterior?, ¿cómo es su energía? Bueno estas preguntas las responden en el blog Dot-physics con su excelente estilo de divulgación para iniciados en estas artes analíticas.

Manden sus preguntas de física que pueda complementar el estudio de este juguete.

Pregunta abierta,  para pensar
Y si colocamos este juguete en agua, ¿Qué cambia a causa de la fuerza boyante? (No tomes en cuenta cortos circuitos y cosas similares)

¿Cuál es la diferencia entre los modelos geocéntrico y heliocéntrico? (animación intereractiva)



Diseño para el entendimiento, es el acertado lema de dynamicdiagrams. Para muestra un botón, ellos han creado una animación interactiva del sistema solar que cuenta con los dos famosos modelos del sistema solar:

1) El geocéntrico, que sitúa a la Tierra en sistema, complicando la mecánica celeste.

2) El heliocéntrico, que usa al Sol como centro del sistema, que es el más aceptado (sino correcto).

Más aún, esta versión permite escoger el año, y las casas del zodiaco. Creo que será una delicia para quienes gustan de la astronomía y una excelente ilustración para los estudiantes que comienzan a estudiar estos temas apasionantes.

Preguntas para pensar
¿Podría hacerse un modelo donde Marte sea el centro?, ¿u otro plantea?
¿Son prácticos tales modelos?

¿Por qué no me gusta el nombre de láseres aleatorios para medios ópticos híbridos?

Ilustración del concepto de
láser convencional y láser aleatorio.
Vía: Nature
Pues porque creo que se usa mal el nombre: que son más una forma de llamar la atención, que un nuevo concepto en óptica física.

Aclarando que sí es un láser
Un láser es una fuente luminosa que se caracteriza por tres cualidades: 1) una enorme intensidad, 2) una alta mono-cromaticidad, 3) una gran coherencia. Sin importar que sean láseres de gas, diodo (como de los apuntadores), o de cristal; todos ellos cuentan con estas cualidades que los diferencian del Sol, una lámpara de color rojo, la luz de tu monitor.

Entonces, un láser puede usar un colorante orgánico en estado líquido como medio activo. De hecho, estos láseres de colorante (dye-laser system, en ingles) han sido usados por muchos años. Estos medios son isotrópicos y homogéneos: no son cristales.

Más aún, otro material de ejemplo, el nitrógeno es un medio super-radiante, lo que significa que se pueden construir fácilmente láseres a base de este gas. Que por cierto, también carece de estructura cristalina ;)

Aunque no requieren una cavidad-óptica, Si a los dispositivos láser basados en colorantes o nitrógeno se les añade una cavidad óptica, pues la emisión de salida tiene una mejor calidad. Pues para eso se diseña la cavidad-óptica.

Aclarando que es la radiación amplificada de medio activo híbrido
Ahora, si a un colorante (por ejemplo: rodamina-6GB) lo mezclo con nanopartículas (tal vez, de ZnO o de SiO_2) lo que tengo es un medio híbrido: orgánico-inorgánico. Si a este medio lo ilumino con un láser (podría ser un Nd:YAG emitiendo radiación infrarroja a 1064 nm), pues obtendré emisión luminosa. Sin embargo, no será láser.

La emisión de este sistema es:
1) Intensa. Las nano-partículas pueden funcionar como cavidades-ópticas microscopicas que en conjunto amplifican la intensidad del haz. Es decir, el colorante tendrá una emisión luminosa, pero al añadir el compuesto inorgánico se amplifica el efecto. Más aún, si la energía suministrada al medio es muy pequeña, se carece de amplificación; osea, existe un umbral de energía de entrada, al pasarlo se obtiene la amplificación. Por este hecho, muchos investigadores consideran a este sistema un láser.

Sin embargo, aumentar la intensidad óptica de salida es un tema de comparación con otras fuentes convencionales. Pues todos los láseres son poco eficientes en la razón (energía de salida)/(energía de entrada). En este sentido, los más eficientes tienen un 5%. SON NECESARIAS OTRAS CUALIDADES que hacen a  la luz láser especial y la diferencian de concentrar los rayos solares con una lupa.

2) Multicolor. Se requiere una cavidad-óptica para seleccionar un sólo color, o que el entorno absorba todos los colores, excepto el deseado. La composición espectral de las fuentes amplificadas aleatorias es amplia, por lo general emplean filtros externos al sistema para obtener un sólo color.

3) Falta de coherencia. Igual como los casos convencionales de los láseres de colorante o nitrógeno, una cavidad-óptica adecuada le brinda al sistema una mayor coherencia. Sin este elemento, pues nop, no hay radiación láser.

Sin embargo, el hecho que se cuente con una fuente intensa de luz de coherencia despreciable es una buena idea para quienes obtienen fotografías (e.g. microscopistas médicos), pues pueden evitar la formación  de artefactos indeseables en las imágenes, como el efecto speckle, que representa ruido en muchas imágenes. 

Los láseres aleatorios, de los que se mencionan en la literatura corriente, carecen de muchas de las propiedades de los láseres convencionales, pues únicamente se aprovechan las cualidades del medio. Al carecer de una cavidad-óptica macro se pierde la oportunidad de brindarle al sistema cualidades que pueden útiles en varios campos. Con todo, estas fuentes pueden ser útiles en aplicaciones particulares que todavía están en desarrollo. Sera interesante construir uno de estas fuente y estudiar hasta donde pueden llegar.

Pregunta para pensar
¿Qué aplicaciones aprovechan la coherencia óptica de los láseres?


Por cierto, este post participa en la XVIII edición del Carnaval de la Química, que alberga ahora el blog XDCiencia.

¿Cuantos autores deben estar en un artículo científico?

Ejemplo de un articulo con pocos autores,
sólo son dos autores.
Consulta el artículo
 ¿Qué tan significativa debe ser la aportación de un trabajador de la ciencia para aparecer en un artículo?, ¿Es importante el lugar que se ocupe entre los autores?

Estas preguntas sólo son relevantes para la egoteca personal y para la evaluación anual de investigadores. Pues en un sistema que se basa en la cantidad de artículos científicos publicados, ser autor es importante.

Ejemplo de un articulo con muchos autores,
 son más de 20 autores.
Consulta el articulo.
Sin embargo, dependiendo del campo y de la institución donde se trabaje -los biólogos dirían: "dependiendo del ecosistema"- las presiones de ser autor son diferentes. Así hay entornos muy suspirases donde ser autor es insuficiente; además se debe ser el responsable de la correspondencia con el editor (el "corresponding autor"), de preferencia debe ser el primer autor. Más aún, se debe evitar la presencia de "autores colados" (autores que no contribuyeron  significativamente en el trabajo). En estos entornos se lucha mucho por contar con todos los números altos, pues son los fáciles de leer, son los sencillo de evaluar.  De modo que la profundidad y real impacto de artículo es poco considerado en la evaluación. De hecho, por el grado de especialización de estos artículos, esa tarea es mucho más difícil de evaluar la calidad del contenido, por lo que algunos comités la relegan u olvidan.

Otro entornos son muy diferentes, pues todos caben en el articulo -por muy pequeña sea la aportación, fue esencial-, en algunos todavía se usa de regla el orden alfabético -desafortunados Zuritas, suertudos Aceves-. Más aún, hay artículos donde puede ser mayor es el espacio que ocupa la lista de autores, que el área del contenido de tal aportación científica. 

"ni tanto que queme al santo, ni tanto que no lo alumbre", dice un refrán mexicano. De una forma u otra todos luchan por subir de escalafón en el trabajo, darse a notar positivamente. Sin embargo, cada gremio tiene su formas para hacer y presentar sus trabajos. Por eso, pocas veces somos todos evaluados con las mismas reglas. Los intentos de regulación son muchos, pero se basa más en la buena fé de la gente. Pues al final, cuando escribimos nuestro CV ponemos las mejores cualidades, aunque están sean por una aportación  minúscula.

Cada quien debe encontrar el camino más ético que pueda, y ojala ese base en ser el responsable en dirigir, escribir, y presentar sus investigaciones.

¿Y tú qué prefieres ser cabeza de ratón o cola de león?,  Esta otro dicho, ¿aplica para este caso?

Jueguetes geeks: El radiometro de Crookes, una máquina térmica (Video)




¿Qué es lo que vemos?
Este instrumento demuestra un tipo de maquina térmica, pues la energía de los rayos solares o la luz proveniente de una lámpara se aprovecha para provocar el movimiento de la veleta en el interior del bulbo de este aparato.

¿En qué consiste el instrumento?
En este bulbo, al que se le ha estriado gran parte del aire – todavía queda una pequeña cantidad de moléculas, necesarias para realizar la demostración – se encuentra una veleta suspendida de una aguja muy filosa. La veleta consiste de cuatro aspas verticales, cada aspa está pintada de blanco en una de sus caras y en la cara opuesta está pintada de negro.

¿Cómo funciona?
Si los haces de una fuente luminosa intensa (como del Sol) inciden en el radiómetro, una cara negra de la veleta absorbe más luz que una cara blanca. Lo cual provoca que la temperatura de la cara negra sea mayor que el caso de la cara blanca. Localmente, la superficie oscura de este aparato tiene una temperatura mayor en comparación con una cara blanca. Por la ecuación de gases ideales, entonces esta cara oscura experimenta una presión mayor que la cara blanca. De tal forma, el movimiento giratorio del radiómetro siempre es de la cara oscura hacia la cara blanca.

Hoy este bulbo es un juguete científico o un adorno geek para la oficina, pero hace tiempo causo polémica, pues su movimiento contradecía el efecto de presión de radiación: los rayos luminosos al chocar en una superficie blanca trasmiten más ímpetu que cuando lo hacen en una superficie negra. Sin embargo, para observar el efecto de presión de radiación en este bulbo, se tiene que extraer TODO el aire del interior. La presión de radiación existe, pero este aparato es inadecuado para observar sus efectos. En otras entradas he comentado experimentos profesionales que demuestran el efecto de presión de radiación [1, 2]

¿Preguntas para pensar?

1) ¿Podría funcionar el radiómetro si el bulbo estuviera lleno de agua?
2) ¿Funcionaria igual el radiómetro si la fuente de luz fuera láser?, ¿hay algún cambio si se cambia el color de la fuente?
3) Si la veleta tuviera más aspas, ¿se movería más rápido o más lento o no habría cambio?

4) ¿Cuál es la eficiencia termodinámica de esta máquina?, para responder necesitamos algunas ecuaciones de preparatoria

5) Pensando en la ecuación de gases ideales: PV = nR T, y pensando que son iguales los volúmenes de las capas negras y blancas, respectivamente. Demuestra con ecuaciones que la veleta se debe mover. Apóyate de la definición de presión P = F/A.

Esta entrada participa en el Carnaval de la Fisica (octubre 2012), que en esta ocasion alberga el blog últimas noticias desde el cosmos.

Ken Robinson platica de la dinámica de la educación creativa (subt. en español)

Excelente video sobre algunas ideas motivacionales sobre educación.



Ken Robinson es un excelente orador en temas de educación, ya antes había mostrado su apoyo a un modelo educativo más integral y personalizado que el tradicional gubernamental .

En esta ocasión, Ken define a la creatividad como un proceso material y práctico: simplemente es “hacer cosas”. Más aún, creatividad se puede definir como: “el proceso de generar ideas originales que tienen valor”, como él menciona. Y yo añadiría que estas ideas deben concretarse materialmente: en una ecuación, en una canción, en una imagen, en un escrito, en un aparato, en una investigación, etc.

En este sentido, TODOS podemos ser creativos, sin necesidad de ser especiales. Por ello los procesos creativos se pueden enseñar. Más aún se fomentan con disciplina y autocotrol para trabajar. Efectivamente, los TODOS los grandes artistas y científicos ha sido trabajadores obsesos, dedicados, infatigables. Pero sobre todo, nunca dejaron que la sociedad aplastara su curiosidad.

Muchos estudiantes me dicen que no saben cómo hacer una demostración matemática o un ejercicio de física pues les falta creatividad. Bueno la respuesta es fácil, realiza muchos ejercicios, observa como otros hacen esos ejercicios (compañeros, maestros, en libros, en videos etc.). Creo que por ello escribí un libro con ejercicios resueltos para estudiantes de preparatorianos de física; para que tuvieran un material extra en el cual basarse, guiarse, aprender.

Finalmente, deseo mencionar que hay muchas compañías que buscan medir la creatividad. Por ejemplo contestando un cuestionario de 40 preguntas (que no dura 10 minutos), los chicos de CREAX te pueden indicar t nivel de creatividad actual en comparación con el resto de participantes.

Con todo, falta decir como es que le podemos añadir valor a nuestras ideas o creaciones... pero esa es otra historia para este blog.

En el área de la física, ¿Cómo se nota que alguien es creativo? 

Experimento casero: ¿Por qué los atardeceres son rojos y el cielo es azul? (video, esp)

Para hacer este experimento requieres: una lámpara, agua, un poco de leche y un recipiente transparente (mientras más largo es mucho mejor). En el video sig. se muestra el proceder.



Sobre el procedimiento
Entre otros colores, la luz solar contiene componentes azules que son fáciles de esparcir cuando el medio contiene partículas. En el caso de la atmosfera pueden ser partículas de polvo, además de que estas capas son muy grandes. Para el caso de nuestro experimento aumentamos la cantidad de partículas añadiendo la leche. La cual se ve de color blanco porque es un gran material para esparcir la luz. Este sencillo experimento demuestra que otras fuentes de luz, aparte del Sol, pueden tener tonos rojos cuando las vemos desde un ángulo correcto. Sí, ese puede ser el caso de la luna de color rojo. Entonces, ¿está descartado poder ver una luna de color azul?

Aun más, el efecto de dispersión se puede presentar en cualquier planeta con atmosfera, dependiendo de que clase de partículas tenga pueden variar su tono. Por ejemplo, la luna no tiene un cielo de color azul, ni atardeceres rojos; pues la luna no tiene un cielo. Pero Marte si presenta coloridos atardeceres que contrastan con el color de su cielo, ¿pero será este cielo rojo o azul?.

Con todo, ciertos atardeceres sobre el horizonte del mar puede presentar un destello de color verde. Efecto que describió Julio Verne en una de sus novelas famosas. ¿En este experimento se puede reproducir tal destello verde?
Finalmente, si contamos con un filtro polarizador, utilizado en fotografía, puede mostrarnos que esta luz esparcida esta polarizada, como la luz del cielo. Las razones físicas de esta polarización… son otra historia; por lo cual les desamaos a todos: Felices experimetos !!!!

El joven Einstein: rockero, cervecero y australiano (película

La película del “el joven Einstein”(1988) es una de mis comedias científicas favoritas, estoy seguro que todo el mundo debería de verla.



Trata sobre una fantasía donde Einsten es un joven rockero, que busca crear una mejor cerveza para el mundo. Este Einstein tiene sus aventuras con personajes que representan a otros científicos icónicos; por ejemplo, Marie Curie es la chica guapa de la película.

Película totalmente acrónica, friki, y muy divertida. Por lo cual hay comprarla, rentarla o descargarla para pasar un momento de esparcimiento sano.

Déjanos un mensaje, y dinos que te pareció esta película :)

Y para que se animen todavía más a verla, les dejo otro video de esta recomendación


¿Qué palabras definen tu trabajo cómo científico?

La nube de palabras de mis primeros 12 artículos de alto nivel 
La nube de palabras es uno de esos adornos populares en la web 2.0. Consiste en asignar tamaños de fuente a palabras a partir del número de veces que aparecen cada palabra en una base de datos. Y finalmente se presentan visualmente todas las palabras en un orden aleatorio y compacto. Es decir el resultado es como la imagen que ilustra esta entrada.

Lo curioso del caso es que la imagen la obtuve de la base de datos de Scopus. La cual esta principalmente dedicada para encontrar artículos científicos de alto nivel y realizar análisis estadístico del desempeño de los investigadores. Es decir, esta  nube de palabrasmuestra que palabras he utilizado más frecuentemente en los títulos de los 12 artículos que marca actualmente Scopus. Por cierto, Scopus me debe dos artículos en esta base de datos, pero eso es error menor para esta entrada.

Así, esta infografía es útil para definir rápidamente el trabajo de un investigador. En mi caso, salta a la vista del conjunto de palabras que la óptica es el tema al que más acudo. Sin embargo, esta nube es un adorno que cuenta esta historia de forma desordenada. Presentar esta misma estadística de forma ordenada, tal vez con barras horizontales, y con los valores estadísticos sea una mejor visualización, pero no un mejor adorno. Así es como comentan el blog storytelling with data al respecto.

Con todo, en el área de infografías, creo que mi CV gráfico define mejor mi trabajo de investigación que esta nube. Lo interesante será observar cómo evoluciona esta nube cuando alcance los 20 registros en Scopus. Más interesante será ver si Scopus va incorporando otras herramientas… tal vez se convierta en una imitación académica de Facebook LOL

Preguntas para pensar: ¿Qué estadísticas definen mejor el desempeño de un científico?

Cartel para el LV Cong. Nal. De Física en Morelia, Michoacan

Soy asesor de un excelente estudiante de licenciatura: Saulo Carmona. Juntos fabricamos y caracterizamos las propiedades ópticas lineales y no-lineales de materiales híbridos a base de la combinación de sonogel (inorgánico) y violeta de metilo (orgánico). La imagen, a la izquierda de este artículo, es el resultado parcial de lo que hemos encontrado hasta el momento.

Anteriormente, ya había investigado las propiedades de este compuesto orgánico dispersado en el vidrio sonogel, pero en un formato en bulto. Ahora, esta parte de la investigación se concentra en manufacturar recubrimientos con la máxima cantidad de colorante ópticamente activo. Es decir, intentar insertar una mayor cantidad de violeta de metilo causa precipitación en la fase liquida del sonogel, por lo cual se pierde la homogeneidad de la muestra y puede ser causa de imperfecciones estructurales en la muestra, como fracturas.

Los materiales híbridos obtenidos son uniformes, estables y homogéneos. Por medio de perfilometría medimos su espesor, y lo verificamos utilizando la ley de Beer-Lambert, técnica que además nos permitió obtener el coeficiente de extinción de la molécula dopante. Empleando dos técnicas de polarimetría lineal obtuvimos el índice de refracción de las muestras. Y finalmente, observamos generación de segundo armónico óptico.

Sin embargo, nos falta realizar un estudio de Z-scan para estudiar el índice de refracción no-lineal y estudiar la foto-degradación del sistema híbrido. Seguramente, tendremos que hacer más muestras, mejorar la calidad y verificar estos resultados parciales antes de empezar a escribir un artículo formal de alto nivel.

Por el momento, les dejo esta pequeña imagen del cartel. Sí en Morelia ven a Saulo, salúdenlo y platiquen con él sobre su investigación. En otro caso, pueden dejar un comentario en este post, seguro sus observaciones nos ayudaran a realizar un mejor trabajo :)

Encuesta: ¿Es difícil encontrar trabajo como científico?

Hace unos días comenzamos esta encuesta, el resultado muestra mucho cual es la percepción general de la gente.




Con todo hay que darle un vistazo al estudio de la IOP sobre cómo le va a los recien graduados en física para conseguir un empleo... en Inglaterra.

Experimento casero: Cómo medir el grosor de un cabello con un apuntador láser

Este video (ingles) muestra cómo usar el efecto de la difracción luminosa para poder medir el grosor de un cabello. Para hacer este sencillo experimento se requiere un flexometro y saber la longitud de onda de emisión del láser utilizado.



¿Qué es lo que vemos?
El grosor de un cabello es del orden de magnitud de la longitud de onda de un láser. Así, cuando la luz láser incide en el cabello ser produce el efecto de difracción; el cual sólo presentan las ondas.

Si el cabello esta vertical, el patrón de difracción es horizontal. Presentara manchas (llamadas órdenes de difracción), tomando en cuenta cuántas de estas manchas medimos, la distancia relativa entre manchas, la distancia entre la fuente de luz y la pantalla, y la longitud de onda del láser se puede estimar el grosor del cabello.

Recuerda que este patrón de difracción es de campo lejano. Es decir, sin utilizar lentes, se requiere una gran distancia para observar el patrón de difracción.

¿Qué más se puede hacer?
Pues resulta que no todos los cabellos son igual de gruesos, por lo cual es un buen experimento hacer un estadística del grosor de cabello en un salón de clases.

Más aún, el grosor del cabello depende si este es lacio o chino, y especialmente para el cabello chino se puede comprobar que este grosor varia en el corte longitudinal; es decir, el cilindro que forma a un cabello chino contiene una elipse en lugar de un circulo. (¿puedes comprobar esta afirmación?).

Además este puede ser el primer paso para hacer combinación de otros patrones de difracción que son muy atractivos. Y una variación más sofisticada implica usar una pantalla translucida (e.g. papel cebolla) y una cámara digital para hacer las mediciones, como ya lo explicamos en un anterior post.

La idea es que hagas este experimento con la supervisión de un adulto, tu profesor por ejemplo, y que te ayude con la traducción ingles-español. También puedes practicar tu ingles con esta clase de videos. Sin embargo ya estas preparando unas versiones en español...pero esa es otra historia.

Preguntas para pensar
Si no cuento con un láser ¿puedo medir el grosor del cabello con una fuente de luz más convencional ?

Felices experimentos!!!
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