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La luz
Introducción
• En las actividades del diario vivir, constantemente recibimos información del mundo que nos rodea a través de los sentidos. Los ojos perciben esa información en forma de luz, la transforman en impulsos eléctricos para su interpretación en el cerebro.
Definición
• Denominamos como luz a aquella porción del espectro de ondas electromagnéticas con largos de ondas entre 380 nm y 760 nm.
• Como toda onda electromagnética, la luz es un disturbio eléctrico y magnético que se auto generan entre sí; por lo que es capaz de propagarse en el vacío.
• La luz está compuesta de pequeños paquetes energéticos denominados fotones.
La luz viaja en línea recta
• La luz viaja en línea recta. Bajo ciertas condiciones de bruma o polvo en el ambiente, se puede observar el paso de la luz que proviene de alguna fuente.
• Un haz de los consiste de un gran número de ondas individuales que viajan en línea recta.
Rapidez de propagación
• La luz, al igual que las demás ondas electromagnéticas, viajan en el vacío con una rapidez de 3.0 x 108 m/s.– Esta rapidez puede ser menor cuando la luz
viaja a través de ciertos materiales.– Como regla general, la luz viaja más lento en
materiales de mayor densidad óptica.
La transmisión y la absorción de la luz
• Muchos materiales se comportan en forma distinta antes la presencia de la luz.– Algunos materiales permiten el paso de la luz a
través de ellos. A estos materiales se les denomina como materiales transparentes.
• El agua, el aire y el vidrio son algunos ejemplos de materiales transparentes.
– Otros materiales no permiten el paso de la luz a través de ellos. A estos materiales se les denomina como opacos.
• Algunos ejemplos de materiales opacos son el concreto y la madera entre otros.
La transmisión y la absorción de la luz
• Sin embargo, hay materiales que permiten pasar la luz en forma parcial. A estos materiales se les denomina materiales translucidos.– Algunos plásticos y tipos de vidrios son ejemplos de
materiales translucidos.
El pedazo de vidrio se puede clasificar como translucido.
La transmisión y la absorción de la luz
• El material será opaco, translucido o transparente dependiendo del tipo de onda electromagnética. Por ejemplo, las puertas de los hornos microondas son transparentes a la luz, pero opacos a las microondas (otro tipo de onda electromagnética)
La iluminación
• Todos los objetos que emiten luz se denominan como cuerpos luminosos.– El sol, las estrellas y las bombillas son
algunos ejemplos de cuerpos luminosos.
La iluminación
• La cantidad de luz emitida por una fuente se conoce como intensidad luminosa.– La intensidad luminosa depende de la
cantidad de energía disponible en la fuente.• La intensidad luminosa se mide en candela (cd)
según el SI.
– El flujo luminoso se refiere a la razón a la que la luz se transmite o recibe.
• La unidad para medir el flujo luminoso es el lumen (lm). Esta es una unidad de potencia, ya que mide la cantidad de energía por unidd de tiempo.
La iluminación
• La iluminación es la razón a la cual la luz incide sobre un área de superficie.– La iluminación depende de la distancia. Por
ello, la iluminación se mide en lumens por metro cuadrado (lm/m²).
La luz y el color
• Newton fue uno de los primeros científicos en estudiar la luz en forma sistemática.– Descubrió que la luz blanca
está compuesta por muchos colores.
• Cada color corresponde a una frecuencia o largo de onda específico.
Comportamiento de la luz
• Polarización– Un haz de luz está compuesto de muchas
ondas que viajan en línea recta pero en distintos planos. Es posible filtrar estas ondas y dejar pasar solo aquellas que estén orientadas en un plano en particular.
• A este proceso se le denomina como polarización de la luz.
• Al filtro que se utiliza se llama polarizador.
Comportamiento de la luz
• Polarización– Los polarizadores son muy comunes en la construcción
de pantallas de cristal líquido (LCD), lentes de sol y otros instrumentos ópticos.
Comportamiento de la luz
• Reflexión– Cuando la luz incide
sobre ciertas superficies, esta se refleja.
– Las superficies que reflejan la luz se denominan como superficies reflexivas.
– El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión.
Comportamiento de la luz
• Reflexión– Existen dos tipos de reflexión.
• reflexión difusa – reflexión causada por superficies no pulidas.
• reflexión especular – reflexión causada por superficies que son pulidas.
Comportamiento de la luz
• Refracción– Se conoce como refracción al cambio en la
dirección de la luz al pasar de un medio de propagación a otro.
• Cuando un haz de luz incide cobre una superficie de densidad óptica, distinta a la de aire, por ejemplo, este se desvía.
– Esta desviación se debe al cambio parcial en la rapidez de propagación de la luz causado por la densidad óptica del material.
Comportamiento de la luz
• Refracción– La desviación puede ser determinada pro la
llamada Ley de Snell.
n1 · sen 1 = n2 · sen 2
– Donde n representa el índice de refracción. Este valor se obtiene en el
laboratorio de forma experimental.
Comportamiento de la luz
• Refracción
Comportamiento de la luz
• Dispersión– Se denomina como dispersión a la
descomposición de la luz al pasar a través de un prisma.
• El prisma es un material transparente que debido a su forma genera una refracción que culmina en la descomposición de la luz blanca en distintos colores como sucede con el arco iris.
– En el caso del arco iris son las pequeñas gotas de agua en la atmósfera las que actúan como prismas.
Comportamiento de la luz
• Dispersión– Se denomina como dispersión a la
descomposición de la luz al pasar a través de un prisma.
• El prisma es un material transparente que debido a su forma genera una refracción que culmina en la descomposición de la luz blanca en distintos colores como sucede con el arco iris.
– En el caso del arco iris son las pequeñas gotas de agua en la atmósfera las que actúan como prismas.
Comportamiento de la luz
• Dispersión
Comportamiento de la luz
• Difracción– La difracción es la desviación de la luz
causada por los bordes de un obstáculo o al pasar a través de una rendija.
• al pasar a través de una rendija, la luz forma un patrón de interferencia, formando regiones brillantes y oscuras en forma alternada.
Patrón de interferencia formado por la difracción.