La luz

La luz

La luz es una forma de radiación electromagnética, llamada energía radiante, capaz de excitar la retina del ojo humano y producir, en consecuencia, una sensación visual. El concepto luz tiene absoluta relación con quien la percibe, y que es a través de ella que el hombre se conecta visualmente con el mundo que lo rodea. La energía radiante fluye en forma de ondas en cualquier medio con una dirección determinada (propagación rectilínea), y sólo es perceptible cuando interactúa con la materia, que permite su absorción o su reflejo. Hay entonces un cuerpo emisor de la energía radiante y otro que la recibe. Esta interacción o transferencia de energía de un cuerpo a otro se denomina radiación. Físicamente se puede interpretar la luz de 2 maneras, asociadas entre sí:

  • Onda electromagnética
  • Partícula.

Características de la luz

  • Amplitud (altura de la onda)
  • Longitud de onda [nm] (comportamiento espacial)
  • Velocidad c [km/seg] es la distancia que recorre la onda en 1 segundo
  • Frecuencia v [hz], definida por el número de ondas que pasan en un segundo por un punto fijo. Tiene relación con la longitud de onda, ya que depende de su tamaño. Se estima en la longitud de onda multiplicada por 1014 ciclos por segundo

La luz se transmite en el vacío a la velocidad que denominamos “velocidad de la luz”
(299.792,458 km/seg, según la teoría de la relatividad de Einstein), comprendiendo diferentes
longitudes de onda y frecuencias. Cuando cambia de medio (aire, agua, vidrio, etc.) cambia su
velocidad y su longitud de onda, permaneciendo constante su frecuencia.

1.- Espectro electromagnético

Es el rango de todas las radiaciones electromagnéticas posibles. El espectro de un objeto es la distribución característica de la radiación electromagnética de ese objeto.

El espectro electromagnético se extiende desde las bajas frecuencias usadas para la radio moderna (extremo de la onda larga) hasta los rayos gamma (extremo de la onda corta), que cubren longitudes de onda de entre miles de kilómetros y la fracción del tamaño de un átomo. Se piensa que el límite de la longitud de onda corta está en las cercanías de la longitud Planck, mientras que el límite de la longitud de onda larga es el tamaño del universo mismo, aunque en principio el espectro sea infinito y continuo.

2.- Espectro visible

El espectro visible de luz es el espectro de radiación electromagnética que es visible para el ojo humano. Va desde una longitud de onda de 400 nm hasta 700 nm. Estas son entonces las ondas que componen lo que llamamos luz visible. Cuando estamos viendo un objeto, es porque ese objeto está siendo iluminado por la luz visible. Por otra parte, cuando vemos que el cielo es de color azul, que el pasto es de color verde o que el cabello de alguien es de color negro, es porque en ese momento estamos recibiendo diferentes longitudes de onda en la banda de los 400 nm y los 700 nm.

La longitud de onda (la cual está relacionada a la frecuencia y la energía) de la luz es la que determina el color que percibimos. El rango de estos diferentes colores es bastante amplio y extenso, habiendo numerosos colores entre los que nos es posible distinguir.

En otras palabras, es decir que en las últimas longitudes en las que termina un color ya se está formando el siguiente. Los límites del espectro de luz visible terminan en la luz ultravioleta y en los infrarrojos.

A grandes rasgos, de forma muy simplificada, podemos establecer la siguiente categorización en cuanto a las longitudes de onda y el color que vemos:

  • 625 nm – 740 nm: Rojo
  • 590 nm – 625 nm: Naranja
  • 565 nm – 590 nm: Amarillo
  • 520 nm – 565 nm: Verde
  • 500 nm – 520 nm: Cián
  • 435 nm – 500 nm: Azul
  • 380 nm – 435 nm: Violeta

Fenómenos asociados a la propagación de la luz

Los fenómenos asociados a la propagación de la luz se han deducido tres leyes fundamentales para el estudio del comportamiento de la luz, considerando distintas trayectorias posibles de la luz para ir de un punto a otro:

  • Propagación directa
  • Reflexión
  • Refracción

Una de las consecuencias de estas construcciones es el “principio de reciprocidad de los caminos ópticos” que permitió el diseño de dispositivos ópticos para concentrar la luz de una fuente. De este principio se predice que la velocidad de la luz en un medio más denso debe ser menor que en el menos denso.

Cuando un haz de luz atraviesa un medio material, se redirecciona de acuerdo con las características particulares del medio, en la mayoría de los casos diversificándose en haces secundarios y en otras emisiones energéticas, tales como calor. Las operaciones más comunes son:

  • Reflexión, ocurre cuando las ondas electromagnéticas se topan con una superficie que no absorbe la energía radiante
  • Refracción, cuando la luz pasa de un medio transparente a otro de diferente densidad se produce un cambio en su dirección debido a la distinta velocidad de propagación que tiene la luz en los diferentes medios materiales

  • Dispersión, es el fenómeno por el cual distintas longitudes de onda se refractan con ángulos distintos al atravesar medios materiales

  • Absorción, conversión de luz en otra forma de energía, generalmente en energía calórica, en  energía eléctrica (como la generada en las células fotoeléctricas), o en energía química (como la fotosíntesis realizada por las plantas)
  • Difusión, cuando un rayo luminoso incide sobre una superficie que posee obstáculos materiales o
    irregularidades cuyo tamaño es mayor a la longitud de onda que lo atraviesa, ya no existe un solo rayo reflejado o refractado, sino que la energía luminosa se distribuye en todas las direcciones desde el punto de incidencia

  • Polarización, las ondas electromagnéticas que forman el haz luminoso poseen campos eléctricos (E) y magnéticos (H) perpendiculares a la dirección de propagación. Para cada onda existe un plano que contiene la dirección del campo y la dirección de propagación.
  • Difracción, producto de una interferencia ocasionada por las ondas secundarias producidas al pasar un haz de luz por un hueco de dimensiones similares a las longitudes de onda. En el contacto de la onda luminosa con el borde del hueco se produce el “curvado” de rayos luminosos, proyectándose circunferencias concéntricas y alternadas de luz y sombra.
  • Interferencia, cuando una pantalla es iluminada por dos fuentes luminosas separadas, pero que irradian luz en la misma longitud de onda y poseen una relación constante de fases. El resultado de combinar ambas fuentes es que en algunos lugares las ondas están en fase y se suman todas, mientras que en otros están fuera de fase y se anulan entre sí.

Bibliografía:

Manual de iluminación, Fernando Blasco

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