Ver luz infrarroja con el celular: lo que tus ojos no ven

Dale a un niño el control de la tele y pregúntale si sale algo por el frente cuando aprieta un botón. Va a decir que no. Después abre la cámara de selfies, apunta el control hacia ella y aprieta: aparece un punto violeta brillante en la pantalla. Puedes ver luz infrarroja con el celular porque el sensor de silicio que trae adentro responde a longitudes de onda para las que tus ojos no tienen receptor, y ese control ha estado disparando luz invisible por toda tu sala durante años. La demostración toma treinta segundos, y los experimentos que vienen después son mejores que la sorpresa inicial.

Puntos clave

• Vas a volver visible en la pantalla del celular el led infrarrojo de un control remoto, y después probar qué lo bloquea.
• Enseña que los detectores tienen rango, que el ojo es un detector entre muchos, y que “invisible” depende de quién mira.
• Funciona desde los 7 años. Los materiales son un control y un celular.
• Lo que suele fallar: usar la cámara trasera. Casi todos los celulares filtran el infrarrojo atrás y no adelante.
• Corrección importante: esto es infrarrojo cercano, no térmico. Un celular no puede ver el calor del cuerpo, y abajo explico por qué.

Lo que vas a necesitar

Material	Cuánto	Dónde conseguirlo	Si no lo tienes
Control remoto infrarrojo	1 a 3 distintos	Tele, aire acondicionado, decodificador, DVD viejo	Un control universal barato
Celular con cámara frontal	Uno, mejor dos modelos distintos	Bolsillo	Una webcam vieja en la compu funciona aún mejor
Bolsa de basura negra	Una	Cocina	Un negativo fotográfico o una carpeta plástica oscura
Materiales para probar	Papel, cartón, papel aluminio, un vaso con agua, la mano, tela delgada, plástico de cocina	Por la casa	Cualquier cinco cosas opacas o semiopacas
Un cuarto en penumbra	Uno	—	Cierra las cortinas
Pilas nuevas para el control	Las que haga falta	Cajón	—

Tiempo: preparación 2 min, experimento 25 min, limpieza 0 min Costo: todo ya está en tu casa Nivel de desorden: bajo

Haz el experimento: ver luz infrarroja con el celular en seis pasos

Paso 1 — Haz la pregunta antes de tocar la cámara

¿Sale algo por el frente de este control cuando aprietas un botón? Casi todos los niños dicen que no, y casi todos se equivocan. Apunta la respuesta para poder revisarla después, porque de esa predicción depende toda la actividad.

Paso 2 — Abre la cámara frontal y apunta el control hacia ella

Pasa la app de cámara a modo selfie, sostén el control a 5 o 10 cm del lente frontal con el emisor apuntando hacia él, y aprieta cualquier botón.

Lo que deberías ver: un punto brillante parpadeando en la pantalla, normalmente violeta pálido o blanco, a veces rosado. Titila mientras mantienes el botón. Si aprietas otro botón, el patrón del titileo cambia.

Paso 3 — Prueba la cámara trasera y compara

Mismo control, misma distancia, cámara de atrás.

Lo que deberías ver: en la mayoría de los celulares, nada, o un punto mucho más débil. La diferencia entre las dos cámaras del mismo aparato es una decisión de fabricación, no una falla, y es el resultado más interesante de los primeros cinco minutos.

Paso 4 — Prueba tres controles distintos

El de la tele, el del aire acondicionado y cualquier otro que encuentres.

Lo que deberías ver: todos se encienden, con patrones de titileo distintos y brillos un poco diferentes. Algunos traen dos emisores. Un control que no muestra nada casi siempre tiene las pilas gastadas, y eso ya es un diagnóstico útil que acabas de aprender a hacer.

Paso 5 — Averigua por dónde pasa el infrarrojo

Pon cada material entre el control y la cámara, y aparte revisa si la tele todavía responde a través de él. Prueba: una hoja de papel, la bolsa de basura negra, papel aluminio, la mano, un vaso con agua, plástico de cocina, una camiseta delgada.

Lo que deberías ver: la bolsa negra es el hallazgo estrella. Es completamente opaca para tus ojos y el control funciona a través de ella sin problema. El papel bloquea casi todo. El aluminio bloquea todo. El agua absorbe bastante en pocos centímetros. La mano bloquea. Resulta que “opaco” es una pregunta, no una propiedad.

Paso 6 — Graba el titileo en cámara lenta

Pon el celular en su mayor cantidad de cuadros por segundo y graba el punto mientras alguien mantiene apretado un botón.

Lo que deberías ver: ráfagas, no un brillo constante. El control manda paquetes codificados, y en cámara lenta se ven los huecos entre ellos. No vas a poder resolver los pulsos individuales, porque la portadora corre a decenas de miles de ciclos por segundo, muy por encima de cualquier cámara de celular. Ver las ráfagas y saber que no puedes ver los pulsos es el resultado honesto.

Qué está pasando en realidad

Un control remoto común emite luz infrarroja cercana con una longitud de onda de alrededor de 940 nanómetros, cifra que la NASA da directamente en su página sobre ondas infrarrojas (NASA Science). La visión humana a color se acaba cerca de los 700 nanómetros, porque los fotopigmentos de nuestros conos dejan de absorber de forma útil más allá de ahí. Así que la luz está, y nosotros no tenemos hardware para ella.

El sensor de la cámara de un celular es de silicio, y el silicio tiene una banda prohibida de unos 1.11 electronvoltios a temperatura ambiente (HyperPhysics, Georgia State University). Un fotón solo puede liberar un portador de carga en el silicio si carga al menos esa energía, lo que corresponde a una longitud de onda de cerca de 1.100 nanómetros. Todo lo más corto que eso, incluido el infrarrojo de 940, se absorbe y se vuelve señal. El silicio es un detector de infrarrojo cercano por naturaleza, y los diseñadores de cámaras tienen que trabajar para que deje de serlo.

Por eso tu cámara trasera probablemente no muestra nada. Los fabricantes ponen un filtro de corte infrarrojo justo encima del sensor principal, porque si no, el infrarrojo que se cuela por los filtros rojo, verde y azul desvirtúa los tonos de piel y hace que la vegetación se vea raras. Las cámaras frontales son más baratas y durante años fueron secundarias, así que muchas traen un filtro débil o no traen. De ahí el punto en una cámara y no en la otra. El color que ves no significa nada: el sensor no tiene categoría para 940 nanómetros, el infrarrojo se filtra de forma desigual por los tres filtros de color, y el procesamiento del celular arma con eso un color falso.

Ahora la corrección que más importa. El infrarrojo es una banda ancha, y lo que tu celular ve es solo su borde de onda corta. La región que usan las cámaras térmicas, donde los objetos a temperatura cotidiana de verdad radian, está entre 8 y 15 micrómetros, que la NASA llama infrarrojo térmico en esa misma página. Eso es unas diez veces más largo que lo que emite un control y queda muy fuera del alcance del silicio. Un celular no puede ver el calor del cuerpo, ni encontrar una corriente de aire en una ventana, ni ver en un cuarto realmente oscuro. Las cámaras térmicas usan materiales de sensor completamente distintos justo por eso. Si tu hijo concluye que ahora tiene visión térmica, el experimento le enseñó algo falso, así que di la diferencia en voz alta.

Cómo explicárselo a tu hijo

De 5 a 8 años

Los ojos son como los oídos. Un perro oye silbatos que nosotros no, no porque el sonido no esté sino porque nuestros oídos no traen la pieza correcta. El control está gritando en un color para el que no tenemos ojos, y el celular sí. Que sostengan el control y aprieten botones mientras tú miras la pantalla, y luego cambien, para que cada uno lo vea de los dos lados. Después dales la bolsa negra y déjalos descubrir que la tele sigue cambiando de canal a través de algo que ellos no pueden atravesar con la vista.

De 9 a 12 años

Dales los números. La luz visible va de unos 400 a 700 nanómetros. El control está en 940. El sensor del celular funciona hasta unos 1.100. Pon esos cuatro números en fila y el resultado completo sale de la aritmética: 940 queda fuera del rango del ojo y dentro del de la cámara. Después que junten datos: una tabla de materiales con dos columnas, “la cámara ve el punto” y “la tele responde”, buscando los casos donde las dos no coinciden.

De 13 en adelante

La banda prohibida fija el corte. El silicio, a 1.11 electronvoltios, responde a todo lo más corto que unos 1.100 nanómetros, así que los ingenieros agregan un filtro de corte infrarrojo para conservar la fidelidad del color. Pídeles deducir la consecuencia: ¿cómo se verían las fotos sin ese filtro? Después monta la investigación real: mide el brillo del punto en pantalla a 5, 10, 20, 40 y 80 cm con exposición fija, leyendo valores de pixel. La intensidad debería caer más o menos con el cuadrado de la distancia, y comprobar si de verdad lo hace es un experimento de verdad.

La pregunta que debes hacer: “¿Podrías usar la cámara del celular para encontrar una cámara de seguridad escondida de noche? ¿Y un tubo de agua caliente dentro de una pared?”

Por qué enseñar esto temprano vale la pena

La idea que se instala aquí es que percibir es medir con un instrumento. Ojos, cámaras, micrófonos y termómetros tienen cada uno un rango, y lo que queda fuera de un rango es invisible para ese aparato aunque sea perfectamente real. Los niños que sostienen esa idea manejan mejor los temas que vienen: ultravioleta y quemaduras de sol, radio y wifi, rayos X, ultrasonido, el espectro electromagnético completo.

También modela algo útil sobre las respuestas equivocadas. Concluir “mi celular ve el calor” es una inferencia razonable a partir de una observación real, y está mal. Tratarla como materia prima productiva en vez de como error que hay que borrar es el enfoque que defiende la literatura de ciencias del aprendizaje sobre ideas previas, según la cual las ideas incorrectas suelen construirse con conocimiento parcial genuino (Smith, diSessa y Roschelle, 1994). Decir “buena inferencia, y aquí está la medición que la descarta” sirve más que decir “no”.

Antes de empezar: lo que los papás deben saber

Mejor edad	Desde los 7. La versión con banda prohibida aterriza desde los 13
Supervisión	Mínima. Un control y un celular
Riesgos reales	Ninguno más allá del cuidado normal. El emisor de un control son unos pocos miliwatts y es inofensivo, aunque no hay razón para mirarlo a quemarropa
No hagas esto	Nunca sustituyas por un láser infrarrojo, un iluminador infrarrojo de cámara de seguridad ni ninguna fuente infrarroja de alta potencia. La luz invisible no dispara el reflejo de parpadeo, así que la protección normal del ojo no actúa y el daño puede ocurrir sin ninguna sensación de brillo

Cuando no funciona

• Ninguna de las dos cámaras muestra nada. Cambia primero las pilas del control. Uno con pilas débiles todavía funciona a 30 cm y ya es demasiado tenue para una cámara a 5 cm.
• El celular es demasiado nuevo. Los modelos recientes de gama alta suelen traer buenos filtros de corte infrarrojo en las dos cámaras, y algunas apps aplican procesamiento que elimina el punto. Prueba el celular más viejo de la casa, o una webcam USB, que normalmente es el mejor detector que tienes.
• Aparece el punto y a tu hijo no le impresiona. Salta directo a la bolsa de basura negra. Descubrir que un control funciona a través de un material que no puedes atravesar con la vista es un resultado mayor que el punto.
• Un control no muestra nada y los otros sí. Algunos aparatos usan radio y no infrarrojo, incluidos muchos decodificadores de streaming y consolas. Es un resultado negativo correcto e interesante: apunta el control a otro lado y aprieta, y si sigue funcionando, es radio.
• El video en cámara lenta se ve como brillo constante. Te faltan cuadros por segundo. Vuelve a intentar en el ajuste más alto de cámara lenta, en penumbra, manteniendo el botón apretado en vez de dar toques.

Para llevarlo más lejos

Arma una curva de transmisión: prueba diez materiales y ordénalos de “deja pasar el infrarrojo” a “lo bloquea del todo”, y después ordena los mismos diez para luz visible. Los dos órdenes no van a coincidir, y en esas diferencias está la física. El plástico negro y el agua son los casos interesantes.

Vuelve al celular el transmisor: varios celulares Android, sobre todo modelos Xiaomi y Motorola muy comunes en la región, traen un emisor infrarrojo real para controlar televisores. Si tienes uno, instala una app de control remoto y apunta ese celular a la cámara frontal de otro. Acabas de armar un enlace óptico invisible entre dos aparatos, y mandar unos patrones deliberados de encendido y apagado dice algo sobre la fibra óptica que ningún diagrama logra.

¿Y en América Latina? Ver luz infrarroja con el celular que ya tienes

Aquí la región tiene ventaja, y es una ventaja rara: los celulares de gama media y de generaciones anteriores, que son la mayoría del parque en México, Colombia, Perú y Argentina, suelen traer filtros de corte infrarrojo más flojos que los modelos recientes de dos mil dólares. En la práctica eso significa que el experimento funciona mejor con el celular que tiene la familia que con el último modelo. Si en casa hay un Redmi o un Moto, prueba primero con ese. Y si es un modelo con emisor infrarrojo integrado, que son bastante comunes en la región, puedes hacer la versión de dos celulares sin comprar nada.

Controles remotos tampoco faltan: los decodificadores de Claro, Totalplay, DirecTV, Movistar y Tigo usan infrarrojo, igual que casi todos los aires acondicionados y los minicomponentes. Para la escuela, el espectro electromagnético está en Ciencias de secundaria con la SEP en México, en los estándares de ciencias naturales que evalúa el ICFES en Colombia y en la unidad de ondas del Mineduc en Chile. Para una feria de ciencias, la versión seria es la curva de transmisión con diez materiales, porque da una tabla de datos propia. El paso siguiente natural es cómo funciona el control remoto de la tele, y cómo funciona el sensor de una cámara digital explica la otra mitad.

Qué observar en los próximos 3 meses

• Semana 4: prueban un control muerto con la cámara en vez de preguntarte si las pilas están gastadas.
• Mes 2: preguntan qué más hay alrededor que no pueden ver, y casi siempre sale el wifi.
• Mes 3: corrigen a alguien, posiblemente a ti, sobre la diferencia entre la cámara de un celular y una cámara térmica. Déjalos.

Preguntas frecuentes

¿La cámara del celular de verdad ve el calor?

No, y es la conclusión equivocada más común de este experimento. Los celulares detectan infrarrojo cercano alrededor de 940 nanómetros. La imagen térmica trabaja entre 8 y 15 micrómetros, unas diez veces más largo, que los sensores de silicio no alcanzan. Las cámaras térmicas usan otros materiales.

¿Por qué funciona la cámara frontal y la trasera no?

Los fabricantes ponen un filtro de corte infrarrojo sobre el sensor principal para que los colores salgan fieles, ya que el silicio responde al infrarrojo y distorsionaría tonos de piel y vegetación. Las cámaras frontales suelen llevar un filtro más débil o ninguno.

¿Es seguro mirar un led infrarrojo?

El emisor de un control remoto son unos pocos miliwatts y es inofensivo a distancias normales. Los láseres infrarrojos y los iluminadores de cámaras de seguridad son otra cosa, porque la luz invisible no dispara el parpadeo y el ojo no recibe aviso. Usa un control y nada más fuerte.

¿Por qué el punto se ve violeta y no rojo?

El sensor no tiene categoría de color para 940 nanómetros. El infrarrojo se cuela de forma desigual por los filtros rojo, verde y azul de los pixeles, y el procesamiento del celular convierte esa señal desbalanceada en un color falso. El violeta es un artefacto de la cámara, no una propiedad de la luz.

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Sobre el autor

Ricky Flores es el fundador de HiWave Makers e ingeniero eléctrico con más de 15 años de experiencia desarrollando tecnología de consumo en Apple, Samsung y Texas Instruments. Escribe sobre cómo los niños aprenden a construir, pensar y crear en un mundo saturado de tecnología. Lee más en hiwavemakers.com.

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Fuentes

1. NASA Science. “Infrared Waves.” Introduction to the Electromagnetic Spectrum. https://science.nasa.gov/ems/07_infraredwaves/
2. NASA Science. “Visible Light.” Introduction to the Electromagnetic Spectrum. https://science.nasa.gov/ems/09_visiblelight/
3. Nave, R. “Semiconductor Band Gaps.” HyperPhysics, Georgia State University. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Tables/semgap.html
4. Smith, J. P., III, diSessa, A. A., & Roschelle, J. (1994). “Misconceptions Reconceived: A Constructivist Analysis of Knowledge in Transition.” Journal of the Learning Sciences, 3(2), 115–163. https://doi.org/10.1207/s15327809jls0302_1
5. Chi, M. T. H., & Wylie, R. (2014). “The ICAP Framework: Linking Cognitive Engagement to Active Learning Outcomes.” Educational Psychologist, 49(4), 219–243. https://doi.org/10.1080/00461520.2014.965823
6. National Research Council. (2012). A Framework for K-12 Science Education. National Academies Press. https://doi.org/10.17226/13165