Guiando la luz

Reflexión Total Interna y Fibra Óptica

La luz cambia su trayectoria, se refracta, cuando atraviesa la superficie de separación entre dos medios de índices de refracción diferentes, por ejemplo, agua-vidrio, aire-vidrio, etc. En ciertos casos, cuando la luz se propaga inicialmente en un medio de índice de refracción mayor e incide con un ángulo mayor o igual a un cierto ángulo crítico sobre la superficie de separación con un medio de índice de refracción menor, se refleja completamente al primer medio. Este fenómeno, conocido como reflexión total interna, es el principio sobre el que se fundamenta el funcionamiento de las fibras ópticas modernas.

La idea de guiar la luz a través de materiales no conductores largos y estrechos, aprovechando la reflexión total interna, se conoce desde 1870, cuando John Tyndall demostró que una fina corriente de agua podía contener y guiar la luz. Poco después, se recurrió a tubos luminosos de vidrio y luego a hilos de cuarzo fundido para mostrar el mismo efecto. Un siglo después, se llevaron a cabo estudios para transportar imágenes en el interior de bloques de fibra de vidrio cortas. Tras la invención del láser en 1960, tomó fuerza la idea de transmitir información de un lugar a otro utilizando la luz emitida por el láser y las fibras ópticas, ya que aprovechando sus propiedades es posible transportar cien mil veces más datos que por otros medios.

En 1966 aparecieron los primeros prototipos que acoplaban un láser a fibras ópticas para comunicaciones de larga distancia, con lo que se inició una transformación tecnológica que continúa avanzando. En el esquema propuesto, el visitante puede ver, a gran escala, lo que sucede al interior de una fibra óptica. La luz de un láser incide sobre un espejo en el fondo de una cubeta que contiene agua y fluoresceina: al cambiar el ángulo de inclinación del espejo se produce una sucesión de reflexiones totales internas dentro del semicilindro.