Columnas
En consonancia con el deseo de combatir la oscuridad mediante luz (artificial) durante las fechas próximas al solsticio de invierno, es habitual ver un derroche de iluminación en calles, escaparates y árboles de Navidad (todo ello con mejor o peor gusto). El árbol es un adorno omnipresente durante estas fechas y tiene su origen en Alemania. Se atribuye a Martín Lutero la idea de adornarlo con velas, para emular el centelleo de las estrellas. Como cabría esperar, las llamas de las velas causaban incendios y, con el paso del tiempo, se reemplazaron por bombillas de filamento incandescente, las cuales han sido sustituidas actualmente por ledes. Cada dispositivo lumínico mencionado sirve para desarrollar interesantes incursiones científicas. A continuación, esbozaremos algunos datos científicos sobre velas, bombillas y ledes.
La llama de una vela es un magnífico objeto de estudio, elegido por Michael Faraday como uno de los temas para sus Conferencias Navideñas, posteriormente publicadas en el libro Historia química de una vela (1861). En él se aborda, entre otros muchos fenómenos, el proceso por el cual la cera fundida asciende por la mecha y sus constituyentes se evaporan, participando en la reacción química de combustión, así como las diferencias de temperatura y color en distintas zonas de la llama.
La bombilla incandescente muestra cómo la energía disipada en el filamento de tungsteno por la corriente eléctrica, debida al efecto Joule, lo calienta hasta alcanzar casi los 3000 K. A esta temperatura, el filamento se comporta como un cuerpo negro que emite radiación electromagnética, aunque con mucha mayor proporción de radiación infrarroja que visible. Esto explica la poca eficiencia lumínica (y la grata sensación térmica) de la bombilla incandescente.
El led, que actualmente ha desplazado a la bombilla, debe su desarrollo a los progresos de la física del estado sólido. Se trata de un diodo emisor de luz, constituido por un material semiconductor en el cual se forma una unión p-n, donde se produce el fenómeno de la electroluminiscencia al aplicar una pequeña tensión eléctrica (con el consiguiente ahorro energético respecto a la tradicional bombilla).
No quiero finalizar esta columna sin mencionar la bombilla parpadeante que simula el fuego en las hogueras de los belenes e imita la llama de velas artificiales. En su interior contiene neón, un gas noble que emite luz rojo-anaranjada cuando se le aplica un voltaje determinado entre los electrodos de la bombilla. Este color se debe a transiciones electrónicas entre los niveles energéticos de los átomos de neón.
Como vemos, las familiares luces navideñas contienen mucha e interesante ciencia.