¿Qué es la luz?

Las primeras explicaciones conocidas sobre el proceso de visión de un objeto, se remontan al siglo V antes de Cristo. Platón y Sócrates sostenían que los ojos irradiaban partículas que al llegar a un objeto hacían posible que este se viera.

Poco después ya se tenía la idea que en realidad las partículas no eran emitidas por los ojos, sino por las fuentes luminosas y cuando estas partículas llegaban al ojo producían la visión de los objetos.

Hasta inicios del siglo XIX se mantuvo firme la teoría de que la estaba compuesta por una corriente de partículas (TEORIA CORPUSCULAR). EI principal constructor y defensor de esta teoría fue Isaac Newton (1642-1727] quien fue capaz de explicar mediante la teoría corpuscular, todos los hechos experimentales relacionados con la luz (reflexión y refracción) conocidos en ese entonces.

Un contemporáneo de Newton, el holandés Christian Huygens en el año 1670 pudo explicar la reflexión y refracción suponiendo que la luz esta formada por ondas y no por partículas (TEORIA ONDULATORIA). La teoría ondulatoria no tuvo mucha aceptación en ese momento, debido principalmente a dos causas:

Todas las ondas que se conocían hasta el momento, necesitaban de un medio material para propagarse (Por ejemplo el sonido). Sin embargo la luz llegaba desde el sol sin que existiera un medio físico para propagarse.

La otra razón fue el gran prestigio científico de Isaac Newton, quien era el principal impulsor de la teoría corpuscular.

A principios del siglo XIX Thomas Young (1791 -1868) realizó la primera demostración clara de la naturaleza ondulatoria de la luz.

Young demostró experimental mente la interferencia de la luz, esto significa que es posible que dos emisiones luminosas al superponerse se anulen entre si, produciendo un zona sin luz. Este fenómeno (interferencia) solo se produce entre ondas, ya que no es posible que dos partículas o más, al juntarse se anulen.

Muchos más aportes realizados por otros científicos durante el siglo XIX llevaron a la aceptación y consolidación de la teoría ondulatoria de la luz. Pero sin duda los aportes más significativos fueron hechos por C. Maxwell y H. Hertz quienes demostraron que la luz es una forma de onda electromagnética (formada por un campo eléctrico y magnético variable), que es capaz de propagarse en el vacío y cumple con los fenómenos de reflexión, refracción, interferencia y otras propiedades ondulatorias.

Si bien la teoría ondulatoria era capaz de explicar casi todas las propiedades conocidas de la luz, no podía explicar algunos experimentos que se comenzaron a realizar sobre finales del siglo XIX y principios del XX. El más destacado de ellos es el llamado efecto fotoeléctrico, que consiste en arrancar electrones de una placa metálica haciendo incidir luz sobre ella. Ciertas observaciones de este experimento eran inexplicables considerando a la luz como una onda electromagnética.

La respuesta a este problemas fue dada por Albert Einsteín en 1905, para ello introdujo el concepto de cuantización de la energía. Este concepto supone que la energía de la onda luminosa es trasportada en paquetes de energía llamados fotones, cuya energía depende de la frecuencia de la onda.

Aquí nuevamente se retoma la idea corpuscular de la luz, pero no deja de lado la teoría ondulatoria ya que la energía de los fotones depende de la frecuencia de la luz, que es una magnitud propia de una onda. Se dice que la luz tiene un comportamiento dual.

¿Entonces…La luz es una onda o una partícula?

Texto tomado del libro “la fisica entre nosotros” 1º B.D.

Marcelo Szwarctiter y Ernesto Egaña,

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ÓPTICA GEOMÉTRICAEl estudio de los fenómenos luminosos lo realizaremos desde un punto de vista estrictamente geométrico. Eso es importante ya que las deducciones y aplicaciones que aquí veremos son generales y para ello no es necesario ahondar en la naturaleza física de la luz.

Un concepto muy útil en óptica geométrica es el de "rayo luminoso". Son líneas rectas y orientadas que nos permiten indicar las direcciones de propagación de la luz.

Un conjunto de rayos forman lo que denominamos "haz de rayos"

Los clasificaremos en 3 tipos de hacesa) Divergente => Los rayos que lo forman se separan, este tipo de haz es producido

por una fuente puntual de luz como en la figura

b) Convergente => Los rayos que lo forman confluyen en un punto.

c) Paralelos => Los rayos que lo forman son paralelos. Los rayos luminosos provenientes de una fuente muy lejana pueden considerarse como paralelos, por ejemplo la luz del sol cuando llega a nuestro planeta.

REFLEXIÓNEn primer lugar sabemos que los rayos se verán obstaculizados por el espejo y no podrán continuar en la misma dirección ni atravesar el espejo. Lo que le ocurre es que cambia su dirección, manteniéndose los rayos paralelos y propagándose

por el aire.

Sucede cuando un rayo de luz incide sobre una superficie pulida (espejo) y cambia su dirección, sin cambiar el medio en el que se propaga, decimos que se refleja. Este fenómeno físico también recibe el nombre de reflexión especular.

A los rayos que llegan (inciden) al espejo desde la fuente luminosa, se les denomina rayos incidentes

A los rayos que son reflejados por el espejo, se les denomina rayos reflejados.

El punto donde incide un rayo sobre el espejo, lo denominamos punto de incidencia del rayo.

Llamamos recta normal al espejo, a una recta perpendicular al es-pejo que pasa por el punto de incidencia.

El ángulo que forma el rayo incidente con la normal se denomina ángulo de incidencia "i" y el que forma el rayo reflejado con la normal se le denomina ángulo de reflexión "r".

Difusión de la luz

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Cuando la luz incide sobre una superficie no pulida, como la mayoría de los objetos, también se refleja. En la figura vemos que al ser la superficie de incidencia irregular cada rayo que conforma el haz se refleja en diferentes salientes de la superficie, resultando que los rayos reflejados tengan distintas direcciones.

En este caso se dice que la reflexión es difusa o simplemente que se produce difusión de la luz.

La difusión de la luz por parte de objetos es lo que permite que nosotros los veamos. Al incidir la luz sobre un objeto, esta se difunde en todas las direcciones llegando a nuestros ojos y permitiéndonos verlo.

Leyes de la reflexión.Leyes de la reflexión.

1) El rayo incidente, la normal y el rayo reflejado pertenecen a un mismo plano.

2) El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión.

Ejercicio:Un rayo de luz incide sobre un par de espejos planos unidos según figura.Dibuja la trayectoria del rayo

Imágenes en espejos planosImágenes en espejos planos

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=r¿

Vemos en la figura que la imagen que se produce en un espejo plano se forma por la intersección de las prolongaciones de los rayos reflejados. A esta imagen se la denomina virtual.

Las imágenes virtuales se ven como si estuvieran detrás del espejo.

Cada punto del objeto es simétrico a su imagen, no igual.

La distancia objeto-espejo es igual a la distancia espejo-imagen y por lo tanto un objeto y su imagen en un espejo plano se corresponden en una simetría axial cuyo eje es el espejo.

Ejercicio: Dibuja la imagen virtual de la figura ab y los rayos incidentes y reflejados según una persona P

Características de la imagen: Es virtual. Del mismo tamaño que el objeto. Derecha. La distancia objeto-espejo es igual a la espejo-imagen. La imagen es simétrica.

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