LA ESFERA DE ULBRICHT

Esta esfera de grandes dimensiones, a pesar de que pueda parecer un submarino o un depósito para almacenar gases a altas presiones, se trata de un equipo para medir la luz. Concretamente, la potencia total o flujo de una fuente de luz. Pero para poder entender su funcionamiento debemos entender una serie de conceptos relacionados con la luz.

Reflexión de la luz

La reflexión ocurre cuando los rayos de luz que inciden sobre una superficie chocan en ella, se desvían y regresan al medio que salieron formando un ángulo igual al de la luz incidente, esto se debe a que la luz se comporta como una onda y al golpear una superficie cambia de dirección.

Existen dos posibilidades para este fenómeno. La primera es la reflexión especular, el rayo de luz incide sobre una superficie pulida como un espejo, cambiando su dirección sin cambiar el medio por donde se propaga. Esto permite verte reflejado nítidamente al mirarte al espejo. Y la segunda, la reflexión difusa, sucede cuando la superficie refleja el rayo de luz en todas las direcciones del espacio lo que permite que tu ojo pueda ver cualquier objeto, ya que, si no reflejara la luz, tu ojo no sería incapaz de percibirlos.

Estos dispositivos, denominados esferas de Ulbricht, por los estudios en 1900 en fotometría y radiometría por el ingeniero del mismo nombre, se basan el concepto de la reflexión difusa o dispersión de la luz. Para medir el flujo de luz de una fuente lumínica, esta se coloca en el centro de la esfera, los distintos rayos de luz se dispersan en las paredes, revestidas por un material reflectante blanco difuso, viajando en todas direcciones. Estos son medidos por un fotómetro colocado en la pequeña ventana frontal, llamada puerto, que sumará las medidas de todos los haces de luz que llegan a él y obteniendo el flujo la fuente. Es por ello, que también son llamadas esferas integradoras, ya que suman todos los rayos de luz dispersados.

Otras aplicaciones para las esferas de Ulbricht están basadas en el desplazamiento de la fuente de luz para situarla fuera de la esfera. Por ejemplo, si situamos una muestra de un material en el interior y la iluminamos a través del puerto, las mediciones de la reflexión de los rayos de luz pueden aportar nueva información sobre las características del material. También es posible medir la potencia total de un rayo láser emitido a través de la esfera, sin los efectos de la forma del rayo, la dirección del incidente y la posición del incidente, así como la polarización.

Las esferas integradoras se siguen usando hoy en día en la industria y valen miles de euros. Sin embargo, con las nuevas impresoras 3D se pueden conseguir esferas bastante precisas a un precio muy bajo.