luz y optica

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Luz y Optica

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LUZ Y OPTICA

LUZ Y OPTICA

CONTENIDO

1.- FUNDAMENTOS42.1.- Teora Corpuscular42.2.- Teora de las Ondas.42.3 teora Electromagntica.52.4 Teora Cuntica52.5.- Teora Unificada53.- LA LUZ Y EL ESPECTRO DE ENERGA64.- LA RADIACIN DE CUERPO NEGRO85.-EMISIVIDAD ESPECTRAL106.- RADIACIN DE CUERPO GRIS107.- RADIADORES SELECTIVOS108.- TEMPERATURA DE COLOR Y DISTRIBUCIN DE LA TEMPERATURA119.- ESTRUCTURA ATMICA Y LA RADIACIN1210.- FLUJO LUMINOSO Y LUMEN1311.- LA EFICACIA LUMINOSA DE LAS FUENTES DE LUZ1512.- GENERACIN DE LUZ1712.1.- Fenmenos Naturales1712.2.- Fabricacin de las fuentes1813.- INCANDESCENCIA2014.- LUMINISCENCIA2114.1.- Fotoluminiscencia2114.2.- Electroluminiscencia2914.3.- Varios luminiscencia Fenmenos3215.- DETECCIN DE LUZ3315.1.- Fotodiodos3315.2.- Tubos fotomultiplicadores3315.3.- Detectores trmicos3415.4.-Detectores fotoconductoras3516.- PTICA CONTROL3516.1.- Reflexin y Reflectores3516.2.-Refraccin y refractores4116.3.- Transmisin y Materiales Transmisin4616.4.- Polarizacin4816.5.- Interferencia5116.6.- Difraccin5316.7.- Difusin5316.8.- Absorcin54

LUZ Y PTICALa bsqueda para entender la naturaleza de la luz ha llevado a los seres humanos curiosos hacia abajo en los ms recnditos secretos del tomo y fuera de los confines ms lejanos del universo estrellado.1.- FUNDAMENTOS Para iluminar con fines de ingeniera, la Sociedad de Ingeniera de Iluminacin de Norteamrica (IESNA) define la luz en forma de energa radiante que es capaz de excitar la retina humana y la creacin de una sensacin visual. Como una cantidad fsica, la luz se define en trminos de su eficiencia relativa en todo el espectro electromagntico que se encuentra entre aproximadamente 380 y 780 nm. Visualmente, hay alguna variacin individual en la eficiencia dentro de estos lmites.

2.- TEORAS Una de las primeras teoras para describir la luz implicaba la idea de que la luz se emite desde los ojos, y que han sido dictadas visibles cuando fueron golpeados por las emisiones. Aristteles rechaza esta teora al cuestionar por qu no podamos ver en la oscuridad. Desde entonces, muchas teoras alternativas han sido propuestas. Desde un punto de vista fsico, estas teoras generalmente se consideran a la luz como una transferencia de energa de un lugar a otro. Se discuten brevemente a continuacin algunas teoras.2.1.- Teora Corpuscular. Esta teora se deduce de la observacin de que partculas que se mueven, o corpsculos, poseen energa cintica. Esta posicin fue defendida por Sir Isaac Newton (1642-1727). Se basa en tres premisas: 1. Cuerpos luminosos emiten energa radiante en partculas. 2. Las partculas son expulsadas de forma intermitente en lnea recta. 3. Las partculas actan sobre la retina, la estimulacin de una respuesta que produce una sensacin visual.2.2.- Teora de las Ondas. Esta teora se deduce de la observacin de que las ondas pueden transferir energa a pesar de que el medio en s mismo no viaja. Esta posicin fue defendida por Christian Huygens (1629-1695). Que tambin se basa en tres premisas: 1. Resultados de luz de la vibracin molecular en el material luminoso. 2. Las vibraciones se transmiten a travs de un "ter" como movimientos en forma de onda (comparables a ondas en el agua), y las vibraciones reducir la velocidad al entrar en los medios de comunicacin ms densas. 3. Las vibraciones transmitidas actan sobre la retina, la estimulacin de una respuesta que produce una sensacin visual.

2.3 teora Electromagntica. La teora fue formulada por James Clerk Maxwell (1831-1879), y se basa en tres premisas: 1. Cuerpos luminosos emiten luz en forma de energa radiante. 2. La energa radiante se propaga en forma de ondas electromagnticas. 3. Las ondas electromagnticas actan sobre la retina, la estimulacin de una respuesta que produce una sensacin visual.2.4 Teora Cuntica. Una forma moderna de la teora corpuscular fue formulada por Max Planck, y se basa en dos premisas: 1. La energa es emitida y absorbida en cuantos discretos (fotones). 2. La magnitud de cada cuntica, Q, se determina por el producto de h y , donde h es 6,626 10-34 J s (La constante de Planck), es la frecuencia de la vibracin de fotones en Hz, y Q es la energa en Julios. Esta teora proporciona un medio para determinar la cantidad de energa en cada cuntica. Se deduce de esta teora de que la energa aumenta con la frecuencia.2.5.- Teora Unificada. La teora propuesta por Louis de Broglie y Werner Heisenberg se basa en dos premisas: 1. Cada elemento mvil de la masa tiene asociado con l una onda cuya longitud est dada por la ecuacin

Donde = longitud de onda h = constante de Planck, m = masa de la partcula, v = velocidad de la partcula.

Figura 1-1. La energa radiante (electromagntica) espectro.

2. Es imposible determinar simultneamente todas las propiedades que son distintivos de una ola o un corpsculo. La cuntica y las teoras de ondas electromagnticas proporcionan una explicacin de las caractersticas de la energa radiante de preocupacin para el ingeniero que ilumina. Si la luz se considera como una onda o un fotn, que es la radiacin que se produce por procesos electrnicos en el sentido ms exacto del trmino. Se produce en un cuerpo incandescente, una descarga de gas, o un dispositivo de estado slido por electrones excitados slo haber revertido a posiciones ms estables en sus tomos, liberando energa.3.- LA LUZ Y EL ESPECTRO DE ENERGA La teora de las ondas permite una representacin grfica conveniente de la energa radiante en una disposicin ordenada de acuerdo con su longitud de onda o frecuencia. Esta disposicin se denomina un espectro (Figura 1-1). Es til en lo que indica la relacin entre las diversas regiones de longitud de onda de energa radiante. Tal representacin grfica no debe ser interpretada para indicar que cada regin del espectro se divide de los otros en cualquier forma fsica; hay una transicin gradual de una regin a otra. El espectro de energa radiante se extiende sobre una gama de longitudes de onda de 10-16 a 105 metros. La unidad de Angstrom ( ) , la nanmetros (nm ) , y el micrmetro ( micras ) , que son, respectivamente, 10-10 , 10-9 , y 10-6 m , son unidades de longitud que se usa comnmente en la regin visible del espectro. El nanmetro es la unidad preferida de longitud de onda en el ultravioleta (UV ) y de luz visible del espectro . El micrmetro se utiliza normalmente en la regin infrarroja ( IR ) .De particular importancia para iluminar la ingeniera son tres regiones del espectro electromagntico: UV, visible e IR. Sobre la base de las aplicaciones prcticas y el efecto obtenido, la regin del UV se divide en las siguientes bandas (para propsitos de ingeniera, la regin "luz negro " se extiende ligeramente dentro de la porcin visible del espectro):

Otra divisin del espectro UV, a menudo utilizado por photobiologists, est dada por la Comisin International de l'clairage (CIE):

La energa radiante en el espectro visible se encuentra entre 380 y 780 nm. A efectos prcticos, la energa radiante infrarroja es dentro de la gama de longitud de onda de 0,78 a 103 micras. Esta banda est arbitrariamente dividido como sigue:

En general, a diferencia de la energa UV, la energa infrarroja no es evaluada en cada longitud de onda, sino ms bien en trminos de toda esa energa que incide sobre una superficie. Ejemplos de estas aplicaciones son la calefaccin industrial, secado, coccin y reproduccin fotogrfica. Sin embargo, algunas aplicaciones, tales como dispositivos de visualizacin de IR, implican detectores sensibles a una gama restringida de longitudes de onda; en tales casos, las caractersticas espectrales de la fuente y el receptor son de importancia.

Figura 1-2. Velocidad de la luz de una longitud de onda de 589 nm (Na lneas D)

Todas las formas de energa radiante se transmiten a la misma velocidad en el vaco (299.793 kilometros / s, o 186.282 km / s). Sin embargo, cada forma difiere en la longitud de onda y por lo tanto en la frecuencia. La longitud de onda y la velocidad pueden ser alteradas por el medio a travs del cual pasa, pero la frecuencia se mantiene constante, independiente del medio. Por lo tanto, a travs de la ecuacin:

Donde n = ndice de refraccin del medio, = longitud de onda en el vaco, = frecuencia en Hz, Es posible determinar la velocidad de la energa radiante y tambin para indicar la relacin entre la frecuencia y longitud de onda. Figura 1-2 da la velocidad de la luz en diferentes medios de comunicacin para una frecuencia correspondiente a una longitud de onda de 589 nm en el aire.4.- LA RADIACIN DE CUERPO NEGRO La intensidad y las propiedades espectrales de un radiador de cuerpo negro son slo depende de su temperatura. Un radiador de cuerpo negro puede estar estrechamente aproximado por la energa radiante emitida a partir de una pequea abertura en un recinto, las paredes de los cuales se mantienen a una temperatura uniforme (Figura 1-3). La luz emitida por una fuente de luz prctica, sobre todo a partir de una lmpara incandescente, se describe a menudo en comparacin con la de un radiador de cuerpo negro. En teora, toda la energa emitida por las paredes del radiador de cuerpo negro es finalmente reabsorbida por las paredes; es decir, ninguno escapa de la caja. Por lo tanto, un cuerpo negro irradia ms energa total y ms potencia a una determinada longitud de onda que cualquier otra fuente de luz que funciona a la misma temperatura.

Figura 1-3. Pequea abertura en un recinto exhibe caractersticas de cuerpo negro.Ley de Radiacin de Planck. Los datos que describen las curvas de radiacin de cuerpo negro se obtuvieron por Lummer y Pringsheim usando un tubo construido especialmente y se calienta de manera uniforme como la fuente . Planck , introduciendo el concepto de cuantos discretos de energa, desarroll una ecuacin que representa a estas curvas . Se da la radiancia espectral de un cuerpo negro como una funcin de longitud de onda y la temperatura. Vase la definicin de la ley de radiacin de Planck en el Glosario.La Figura 1-4 muestra la radiancia espectral de un cuerpo negro , en una escala logartmica , como una funcin de longitud de onda para varias temperaturas absolutas .Ley de Radiacin Wien. En el rango de temperatura de las lmparas de filamento incandescente (2.000 hasta 3.400 K) y en la regin de longitud de onda visible (380 a 780 nm ) , una simplificacin de la ecuacin de Planck , conocida como la ley de radiacin de Wien , da una buena representacin de la distribucin de cuerpo negro radiancia espectral (vase el Glosario ) .Ley de Desplazamiento de Wien. Esto da la relacin entre la longitud de onda pico de radiacin de cuerpo negro a diferentes temperaturas ( vase la lnea AB en la figura 1-4 , y el Glosario ) .Stefan -Boltzmann Derecho . Esta ley , que se obtiene mediante la integracin de la expresin de Planck para L de cero a infinito , afirma que la potencia radiante total por unidad de superficie de un cuerpo negro vara como la cuarta potencia de la temperatura absoluta (vase el Glosario ) . Cabe sealar que esta ley se aplica a la potencia total , es decir , la totalidad del espectro. No se puede utilizar para estimar la potencia en la porcin visible del espectro solo.

Figura 1-4 . Curvas de radiacin de cuerpo negro para temperaturas de funcionamiento entre 500 y 20.000 K , mostrando Wein desplazamiento de los picos . El rea sombreada es la regin de longitudes de onda visibles.

5.-EMISIVIDAD ESPECTRALNo se radiador conocido tiene la misma potencia de emisin como un cuerpo negro. La relacin de la salida de un radiador en cualquier longitud de onda a la de un cuerpo negro a la misma temperatura y la misma longitud de onda que se conoce como la emisividad espectral, ( ) , del radiado .

6.- RADIACIN DE CUERPO GRISCuando la emisividad espectral es constante para todas las longitudes de onda , el radiador se conoce como un cuerpo gris . No se radiador conocido tiene una emisividad espectral constante para todos , IR, UV y longitudes de onda visibles , pero en la regin visible presenta un filamento de carbono emisividad casi uniforme ; es decir , un filamento de carbono es casi un cuerpo gris para esta regin del espectro electromagntico .7.- RADIADORES SELECTIVOSCuando la emisividad de todo el material conocido vara con la longitud de onda, el radiador se llama un radiador selectivo. En la Figura 1 - 5, las curvas de radiacin para un cuerpo negro, un cuerpo gris, y un radiador selectivo (tungsteno), todo funciona a 3000 K, son trazados en la misma escala logartmica para mostrar las diferencias caractersticas en potencia radiante.

Figura 1-5. Curvas de radiacin de cuerpo negro para, cuerpo gris, y radiadores selectivos que operan a 3000 K.

8.- TEMPERATURA DE COLOR Y DISTRIBUCIN DE LA TEMPERATURALas caractersticas de radiacin de un cuerpo negro de rea desconocida pueden ser especificados con la ayuda de la ecuacin de Planck mediante la fijacin de slo dos cantidades: la magnitud de la radiacin en cualquier longitud de onda dada, y la temperatura absoluta . El mismo tipo de especificacin puede ser utilizado con precisin razonable en la regin visible del espectro para los filamentos de tungsteno y otras fuentes incandescentes. Sin embargo, la temperatura utilizada en el caso de radiadores selectivos no es la del filamento sino un valor llamado la temperatura de color.La temperatura de color de un radiador selectiva es que la temperatura a la que un cuerpo negro tendra que ser operado para producir el mismo color que el radiador selectiva. La temperatura de color se calcula a partir de las coordenadas de cromaticidad (u, v) de la fuente; pequeas diferencias entre cromaticidades de un cuerpo negro y una lmpara de filamento incandescente no son de importancia prctica. Esto es cierto porque los interreflexiones que se producen en las superficies internas de la hlice formada por las bobinas utilizadas en muchas lmparas de tungsteno actan un poco como un radiador de cuerpo negro. Por lo tanto, las distribuciones de potencia espectral de filamentos en espiral presentan caractersticas combinadas de un filamento recto y de un cuerpo negro que opera a la misma temperatura.Distribucin de temperatura es la temperatura de un cuerpo negro cuya relacin espectral de potencia de distribucin es el ms cercano al del radiador selectiva dado. Temperatura de distribucin se define a partir de la distribucin de potencia espectral de la fuente.

Figura 1-6. Estructura esquemtica del tomo, que muestra las rbitas de electrones alrededor de un ncleo central. Los tomos de hidrgeno y helio son los ms simples de todas las estructuras atmicas. La temperatura del color y la temperatura de distribucin slo se aplican a las fuentes incandescentes. Temperaturas de color correlacionadas son utilizadas para describir la luz emitida desde otros tipos de fuentes. El color se trata con mayor detalle en el captulo 4, color.

9.- ESTRUCTURA ATMICA Y LA RADIACINLas teoras atmicas primero propuesto por Rutherford y Bohr en 1913, ya se han ampliado en y confirmada por una abrumadora cantidad de evidencia experimental. Se plantean la hiptesis de que cada tomo se asemeja a un sistema solar minutos, tal como el mostrado en la Figura 1-6.El tomo consta de un ncleo central que posee una carga positiva + n , sobre la que giran los electrones n cargados negativamente. En el estado normal de estos electrones permanecen en rbitas particulares, o los niveles de energa, y la radiacin no es emitida por el tomo.La rbita descrita por un electrn particular, que gira alrededor del ncleo se determina por la energa de ese electrn. En otras palabras, hay una energa particular asociado con cada rbita. El sistema de rbitas o niveles de energa es caracterstica de cada elemento y se mantiene estable a menos perturbado por fuerzas externas.Los electrones de un tomo se pueden dividir en dos clases. La primera clase incluye los electrones de la capa interior, que no se eliminan o se excita fcilmente excepto por radiacin de alta energa. La segunda clase incluye la capa exterior ( valencia ) electrones , que causan los enlaces qumicos en las molculas . Los electrones de valencia son excitadas fcilmente por la radiacin UV o visible o por impacto de electrones y se pueden eliminar con relativa facilidad. Los electrones de valencia de un tomo en un slido, cuando se extraen de sus ncleos asociados, entran en la llamada banda de conduccin y confieren en el slido la propiedad de conductividad elctrica.Despus de la absorcin de suficiente energa por un tomo en el estado gaseoso, el electrn de valencia es empujado a un mayor nivel de energa ms lejos del ncleo. Eventualmente, el electrn vuelve a la rbita normal, o uno intermedio, y al hacerlo, la energa que el tomo pierde se emite como un cuanto de radiacin. La longitud de onda de la radiacin se determina por la frmula de Planck:

Donde E2 = energa asociada con la rbita excitado, E1 = energa asociada con la rbita normal, h = constante de Planck, 21 = frecuencia de la radiacin emitida como el electrn pasa del nivel 2 al nivel 1. Esta frmula se puede convertir en una forma ms til:

Donde Vd = diferencia de potencial en voltios entre dos niveles de energa a travs del cual los electrones desplazados ha cado en una transicin.10.- FLUJO LUMINOSO Y LUMENDe particular importancia para ingeniera de la iluminacin es el lumen. El objetivo de esta seccin es mostrar cmo la energa elctrica del flujo radiante (en vatios) se convierte en flujo luminoso (en lmenes), y describir los fundamentos del sistema para este proceso. El lumen es, de hecho, una unidad de relacin de flujo radiante (en vatios) a la radiacin visualmente eficaz (es decir, luz) por un observador humano estndar.Hay dos clases de foto receptores en el ojo humano, bastones y conos. La funcin fotpica V describe la funcin de la eficacia luminosa espectral para fotpica (cono) la visin y la funcin escotpica V' describe la eficacia luminosa espectral para escotpica (varilla) visin (Figura1-7) La funcin de eficiencia luminosa fotpica V fue establecido en 1924 por la Comisin Internacional del clairage (CIE) y se basa en los datos de varios experimentadores utilizando diferentes tcnicas. Las dos principales tcnicas utilizadas fueron la fotometra de parpadeo y la congruencia de brillo heterocromtica paso a paso.

Fotometra de parpadeo es menos variable de la tcnica para la determinacin de la funcin de la eficiencia fotpica . Con esta tcnica, dos luces son vistos alternativamente en sucesin rpida. El resplandor de una luz, llamado la luz de referencia, se mantiene constante mientras que el resplandor de la otra luz, llamada la luz de la prueba , que es monocromtica , es variado hasta el punto en que se percibe el parpadeo mnimo. En este punto las luminancias de las dos luces se definen para ser el igual . Cada longitud de onda de luz de prueba se compara con la luz de referencia de esta manera. La longitud de onda asociada a la inversa de la luminosidad mnima necesaria para que coincida con la luz de referencia se define como el valor unitario de la funcin luminosa espectral fotpica ( V = 1 ) .En concordancia brillo heterocromatica, la luz de referencia de luminosidad constante se yuxtapone con la longitud de onda de prueba de radiacin variable. El tema simplemente ajusta el brillo de cada longitud de onda de prueba hasta que parece ser igual brillo a la referencia. Esta tcnica es muy variable y produce resultados muy diferentes de fotometra de parpadeo a no ser que la diferencia espectral entre la longitud de onda de prueba y la luz de referencia es pequea. Para obtener resultados tiles, a continuacin, la luz de referencia debe ser diferente para diferentes regiones del espectro. Dado que los cambios de luz de referencia en todo el espectro, este mtodo se conoce como la tcnica de coincidencia de brillo heterocromtica paso a paso. Una vez ms, la longitud de onda asociada con el valor mnimo necesario para igualar la luz de referencia se define como el valor unitario de la funcin fotpica.Se utilizaron varias condiciones experimentales consistentes en estos primeros experimentos. Los campos de prueba eran pequeos, por lo general menos de 2 a travs de ; la luminancia era bastante bajo debido a las limitaciones de la fuente de luz , y un alumno natural fue utilizado por los sujetos durante la prueba. Gibson y Tyndall11 mont resultados de varios experimentos y recomend una funcin de la eficiencia luminosa espectral particular para el sistema fotpica ( cono) , que fue aprobado por un comit de la CIE en1924.Modificacin de la curva CIE 1924 sigui, basado en el trabajo de Judd en 1951. La curva de 1924 ha demostrado ser insuficiente para describir la sensibilidad visual en la regin de longitud de onda corta del espectro visible. Esta curva modificada se public ms tarde por el CIE.12 Como no todos los campos de prueba de inters a los experimentadores fueron 2 o menos , una funcin estndar para un campo de 10 fue ideado en 1964 , que muestra una todava mayor sensibilidad a las longitudes de onda cortas en la curva fotpica . Esto es probablemente debido al pigmento screening mcula ltea (vase el captulo 3 , Visin y Percepcin ) .En 1951, el CIE tambin estableci una funcin de eficacia luminosa escotpica (Figura 1-7 ), basado en la tcnica de correspondencia brillo heterochromatic (no paso a paso). Longitudes de onda de prueba se compararon con un aproximado de 20 , " blanco " campo de prueba grande con una luminancia de aproximadamente 0,00003 cd/m2. El campo fue visto por los sujetos que utilizan los alumnos naturales despus de un largo perodo en la oscuridad (vase tambin la figura 3-8) .Es importante sealar que todas las personas en los estudios anteriores era de color normal. Un pequeo porcentaje de la poblacin (aproximadamente 8 % , en su mayora hombres ) no tienen los tres fotopigmentos cono o no tienen los mismos que las personas de color normal. Las curvas de eficiencia luminosa fotpica sern diferentes para estas personas porque las fotopigmentos cono determinan las formas de estas curvas.La funcin de la eficiencia luminosa fotpica se aplica a los estmulos visuales a la fvea y a niveles de luminancia superior a aproximadamente 3 cd/m2 . La funcin de la eficacia luminosa escotpica se aplica a los estmulos visuales en las regiones fuera de la fvea y para luminancias inferiores a aproximadamente 0.001 cd/m2 . Una familia de funciones de eficiencia luminosos mespicas se requiere para la aplicacin a los estmulos luminosos entre aproximadamente 0,001 y 3 cd/m2 . En la actualidad, las funciones de eficiencia luminosos mespicas an no se han definido officially.15 Con la excepcin de las mediciones especiales para fines de investigacin, casi todas las cantidades fotomtricas se miden photopically , incluso a luminancias por debajo de 3 cd/m2 y para la visin perifrica . Consulte el Captulo 3 , la visin y la percepcin, para la discusin adicional sobre fotpica, escotpica y visin mespica .

11.- LA EFICACIA LUMINOSA DE LAS FUENTES DE LUZ La eficacia luminosa de una fuente de luz se define como la relacin entre el flujo luminoso total (en lmenes) a la entrada total de energa (en vatios). Hay 683 lmenes / watt a 555 nm. Desde los picos de funcin escotpicas luminosos de eficiencia en una longitud de onda diferente (507 nm), es necesario establecer diferentes factores de escala para la fotpica y para las funciones de eficiencia luminosa escotpicas. Por lo tanto, los lmenes fotpica, F y los lmenes escotpicas, F ', deben ser determinadas a partir de la distribucin de potencia espectral de la fuente luminosa:

Figura 1-7. Eficacia luminosa fotpica, V (), y escotpica Eficacia luminosa, V '() Funciones

Donde P = potencia espectral, en vatios, de la fuente en la longitud de onda , V = valor de la funcin luminosa fotpica eficiencia a , = intervalo en el que se midieron los valores de la potencia espectral, Y

Donde V '= valor escotpica eficacia luminosa en funcin de . La eficacia luminosa mxima de una fuente blanco ideal, definido como un radiador con salida constante sobre la parte visible del espectro y ninguna radiacin en otras partes, es de aproximadamente 220 lm / W.12.- GENERACIN DE LUZ12.1.- Fenmenos NaturalesLa luz del sol. Energa, con una temperatura de color de aproximadamente 6.500 K se recibe del sol a las afueras de la atmsfera terrestre a una velocidad media de unos 1.350 W/m2. Alrededor del 75 % de esta energa llega a la superficie de la Tierra a nivel del mar ( en el ecuador ) en un da claro .La luminancia media del Sol es de aproximadamente 1.600 mcd/m2 visto desde el nivel del mar. La iluminancia en la superficie de la tierra por el sol puede ser superior a 100 KLX (10.000 fc); en das nublados la iluminancia se reduce a menos de 10 KLX (1.000 fc). Las frmulas para calcular estos valores estn en el Captulo 8 , La luz del da .Luz de cielo. Una considerable cantidad de luz es dispersada por la atmsfera de la tierra. Las investigaciones de Rayleigh primero mostraron que se trataba de un verdadero efecto de dispersin . En el terreno terico la dispersin debe variar inversamente con la cuarta potencia de la longitud de onda cuando el tamao de las partculas de dispersin es pequea en comparacin con la longitud de onda de la luz , como en el caso de las propias molculas de aire . El color azul de un cielo despejado y la apariencia rojiza del sol naciente o poniente son ejemplos comunes de este efecto de dispersin . Si las partculas de dispersin son relativamente grandes ( las gotas de agua en una nube , por ejemplo) , la dispersin es esencialmente la misma para todas las longitudes de onda ( nubes aparecen de color blanco ) . La luz dispersada por las partesdel cielo est parcialmente polarizada , hasta el 50 %.Luz de luna. La luna brilla slo por la reflexin de la luz solar . Puesto que la reflectancia de su superficie es ms bien baja , su luminancia es slo del orden de 2.500 cd/m2 . La temperatura de color correlacionada de luz de la luna es de alrededor de 4100 K , pero puede variar ampliamente dependiendo del material en suspensin en la atmsfera. Iluminacin de la superficie de la tierra con la luna puede ser tan alto como 0,1 lx (0,01 fc ) .Rayo. El rayo es un fenmeno meteorolgico que surge de la acumulacin, en la formacin de las nubes , de tremendas cargas elctricas , por lo general positivos , que son liberados de repente en una descarga de chispa . El espectro de rayo corresponde estrechamente a la de una chispa ordinaria en el aire, que consiste principalmente en bandas de nitrgeno , aunque las lneas de hidrgeno aparecen a veces debido a la disociacin de vapor de agua .Aurora boreal ( luces del norte ) y Aurora Australis (luces del sur ). Estas manchas nebulosas o bandas de luz verdosa , en la que las serpentinas blancas , rosadas o rojas a veces se superponen , aparecen 100 a 200 km ( 60 a 120 millas ) por encima de la tierra. Son causadas por corrientes de electrones en espiral a la atmsfera, principalmente en las latitudes polares. Algunas de las lneas en sus espectros se han identificado con las transiciones de los electrones de valencia de estados metaestables de tomos de oxgeno y de nitrgeno.La bioluminiscencia. "Luz Viviente " es una forma de quimioluminiscencia en el que los compuestos especiales fabricados por las plantas y los animales se oxidan, produciendo luz. Los compuestos que producen luz no siempre estn obligados a estar en un organismo vivo. Muchos compuestos bioluminiscentes pueden secarse y almacenarse muchos aos y, a continuacin, en respuesta a la exposicin al oxgeno o algn otro catalizador, emiten luz .

12.2.- Fabricacin de las fuentes Histricamente, las fuentes de luz se han dividido en dos tipos, incandescente y luminiscente. Fundamentalmente, la causa de la emisin de luz es el mismo: las transiciones electrnicas de mayor a estados de energa ms bajos. El modo de excitacin de electrones y la distribucin espectral de la radiacin resultante son diferentes, sin embargo. Sustancias slidas incandescentes emiten un espectro continuo, mientras que las expulsiones gaseosas que irradian principalmente en las lneas espectrales discretas. Existe cierta coincidencia, sin embargo. Incandescentes elementos de tierras raras pueden emitir espectros discretos, mientras que las descargas de alta presin producen un espectro continuo.Los dos tipos clsicos, con subdivisiones que muestran dispositivos o procesos asociados, son las siguientes I. incandescencia A. Lmparas de filamento B. Pyroluminescence (llamas) C. Candoluminescence (croch) la radiacin del arco D. CarbonII. luminiscencia A. fotoluminiscencia 1. Vertidos gaseosos 2. Fluorescencia 3. Fosforescencia 4. Los lseres B. La electroluminiscencia 1. Lmparas electroluminiscentes (ac capacitiva) 2. Diodos emisores de luz 3. Catodoluminiscencia (excitacin de electrones) C. Varios Fenmenos de luminiscencia 1. Galvanoluminescence (qumica) 2. Crystalloluminescence (cristalizacin) 3. Quimioluminiscencia (oxidacin) 4. Termoluminiscencia (calor) 5. Triboluminiscencia (friccin o fractura) 6. Sonoluminescence (ultrasonidos) 7. Radioluminiscencia (, , y rayos X)

13.- INCANDESCENCIAIncandescente BombillasTodos los objetos fsicos familiares son combinaciones de molculas qumicamente identificables, que a su vez se componen de tomos. En materiales slidos las molculas se empaquetan juntos, y las sustancias mantienen su forma en un amplio rango de condiciones fsicas. En contraste, las molculas de un gas son altamente mviles y ocupan slo una pequea parte del espacio ocupado por el gas.Molculas de ambos gases y slidos son constantemente en movimiento a temperaturas por encima del cero absoluto ( 0 K o 273 C ) , y su movimiento es una funcin de la temperatura . Si el gas slido o es caliente, las molculas se mueven con rapidez; si hace fro, se mueven ms lentamente. A temperaturas por debajo de aproximadamente 873 K ( 600 C ) , slo la energa de IR ( calor ) es emitida por un cuerpo , por ejemplo, una estufa de carbn o una plancha elctrica . Transiciones electrnicas en los tomos y las molculas a temperaturas superiores a aproximadamente 600 C resultar en la liberacin de la radiacin visible, junto con el calor.La incandescencia de un filamento de la lmpara es causada por la accin de calentamiento de una corriente elctrica. Esta accin de calentamiento eleva la temperatura del filamento sustancialmente por encima de 600 C, produciendo luz.Pyroluminescence (Flame luminiscencia). Una llama es la prueba ms frecuentemente observada visible de combustin. La luz de la llama puede ser debido a la recombinacin de iones para formar molculas, la reflexin de partculas slidas en la llama , incandescencia de carbono o de otras partculas slidas , o cualquier combinacin de stos .El proceso de combustin es un intercambio de energa de alta temperatura entre molculas altamente excitados y tomos. Las liberaciones de proceso e irradia energa , algunos de los cuales est en esa porcin del espectro electromagntico llamada luz . La calidad y la cantidad de luz generada dependen de la combustin sometido el material . Por ejemplo, una lmpara de flash que contiene zirconio produce el equivalente de 56 lm / W , mientras que una llama de acetileno produce 0,2 lm / W.Candoluminescence (Gas Manto) Incandescencia es exhibida por cuerpos calentados que emiten radiacin de longitud de onda ms corta que lo que se esperara de acuerdo con las leyes de radiacin, a causa de la fluorescencia excitada por la radiacin incandescente. Materiales que producen tales emisiones incluyen el xido de zinc, as como elementos de las tierras raras ( cerio , torio ) utilizados en el manto de gas Welsbach .Arco de carbn Radiacin. Una fuente de arco de carbono se irradia por la incandescencia de los electrodos y porque de la luminiscencia de material de electrodo vaporizado y otros constituyentes de la atmsfera gaseosa que rodea . Propagacin considerable en la luminancia, radiacin total, y la distribucin de potencia espectral se puede lograr mediante la variacin de los materiales de los electrodos.14.- LUMINISCENCIA La radiacin de las fuentes luminosas resulta de la excitacin de los electrones de valencia individuales de un tomo, ya sea en estado gaseoso, donde cada tomo est libre de interferencias de sus vecinos, o en una molcula orgnica o slida cristalina, donde la accin de sus vecinos ejerce una marcado efecto. En el primer caso, resultado espectros de lnea , tales como los de mercurio o sodio arcos . En el segundo caso, bandas de emisin estrechas resultado, que cubre una porcin del espectro (por lo general en la regin visible ) . Ambos casos contrastan con la radiacin de fuentes incandescentes, donde la excitacin irregular a alta temperatura de los electrones libres de innumerables tomos da lugar a todas las longitudes de onda de radiacin para formar un espectro continuo de la radiacin, como se discute en " radiacin de cuerpo negro " arriba.14.1.- FotoluminiscenciaDescarga gaseosa. La radiacin, incluida la luz , puede ser producida por los vertidos gaseosos como se discuti anteriormente con " Estructura atmica y la radiacin . " Un mecanismo tpico para la generacin de luz (fotones) a partir de una descarga gaseosa (como en una lmpara fluorescente) se describe a continuacin (Figura 1-8) .1. Un electrn libre emitida desde el ctodo choca con uno de los dos electrones de valencia de un tomo de mercurio y excita por impartir a la misma parte de la energa cintica de los electrones en movimiento , aumentando as el electrn de valencia desde su nivel normal de energa a un ms alto.

Figura 1-8. Diagrama de energa simplificado para el mercurio, que muestra algunas de las lneas espectrales caractersticas.2. El electrn de conduccin pierde velocidad en el impacto y cambia de direccin, sino que contina a lo largo del tubo para excitar o ionizar uno o ms tomos adicionales antes de perder su paso a paso la energa y completando su camino . Por lo general, termina en la pared del tubo, donde se recombina con un tomo ionizado . Una parte de la corriente de electrones se recoge en el nodo.3. Electrones de conduccin, ya sea desde el ctodo o formados por procesos de colisin , la ganancia de energa desde el campo elctrico , manteniendo as la descarga a lo largo de la longitud del tubo . 4. Despus de un breve retraso el electrn de valencia vuelve a su nivel normal de energa , ya sea en una sola transicin o por una serie de pasos de un nivel excitado a un nivel inferior . En cada uno de estos pasos se emite un fotn ( cuanto de energa radiante ) . Si el electrn vuelve a su nivel normal de energa en una sola transicin , la emitida la radiacin se llama radiacin de resonancia (Figura 1-9).5. En algunos casos (como en la lmpara de sodio de alta presin) una parte de la radiacin de resonancia es la auto- absorbido por el gas de la descarga antes de que salga el sobre de descarga. La energa absorbida es entonces re - radiada como un continuo a cada lado de la longitud de onda resonante , dejando una regin deprimida o oscura en ese punto en el espectro .Fluorescencia. En la lmpara fluorescente, la radiacin UV resultante de la luminiscencia del vapor de mercurio, debido a una descarga de gas se convierte en luz por un revestimiento de fsforo en el interior del tubo o camisa exterior. Si esta emisin contina slo durante la excitacin, se denomina fluorescencia. La figura 1-9 muestra esquemticamente una seccin muy ampliada de una parte de una lmpara fluorescente.

Figura 1-9. Seccin transversal ampliada de una lmpara fluorescente, que muestra esquemticamente pasos progresivos en el proceso luminiscente, que finalmente resulta en la liberacin de la radiacin visible.

Figura 1-10. Curva de fluorescencia de un fsforo tpica, mostrando la excitacin inicial por los rayos ultravioletas y posterior liberacin de la radiacin visible.

Figura 1-11. Diagrama de energa simplificado para un fsforo tpico.

Figura 1-12 . Caractersticas de color de importantes Fsforos Lmpara fluorescenteLos fsforos usados en las lmparas fluorescentes son compuestos inorgnicos cristalinos de excepcionalmente alta pureza qumica y de composicin controlada a la que se han aadido pequeas cantidades de otras sustancias ( los activadores ) para convertirlos en materiales fluorescentes eficientes . Con la combinacin adecuada de los activadores y los compuestos inorgnicos, el color de la emisin se puede controlar. Un modelo esquemtico tpico para un fsforo se da en la figura 1-10 , y un diagrama de energa para un fsforo tpico se muestra en la figura 1-11 . En el estado normal el electrn oscila alrededor de la posicin A en la curva de energa en la figura 1-11 , como la red se expande y contrae debido a la vibracin trmica . Para el fsforo para emitir luz primero debe absorber la radiacin . En la lmpara fluorescente se trata principalmente a 253,7 nm. La energa absorbida transfiere el electrn a un estado excitado en la posicin B. Despus de la prdida de exceso de energa a la red como energa vibracional ( calor ) , el electrn de nuevo oscila alrededor de una posicin estable C durante un tiempo muy corto , despus de lo cual vuelve a la posicin D en la curva normal de energa , con la emisin simultnea de un fotn de radiacin . La ley de Stokes , que indica que la radiacin emitida deber ser de mayor longitud de onda que la absorbida , se explica fcilmente por este modelo . A continuacin, vuelve a A con una mayor prdida de energa en forma de calentar y est listo para otro ciclo de excitacin y de emisin. Debido a la oscilacin alrededor de las dos posiciones estables A y C , los procesos de excitacin y emisin cubren los rangos de longitud de onda , comnmente conocida como bandas. En algunos fsforos dos activadores estn presentes . Uno de ellos , el activador primario , determina las caractersticas de absorcin y se puede utilizar por s solo , ya que tambin da emisin . El otro, el activador secundario, no entra en el mecanismo de absorcin, sino que recibe su energa por transferencia dentro del cristal de un activador de primaria vecina. La luz emitida por el activador secundario es ms largo en longitud de onda que el activador primario. La cantidad relativa de emisin de los dos activadores se determina por la concentracin del activador secundario. Los fsforos que ahora se utilizan en la mayora de las lmparas fluorescentes "blancas" se fsforos de halofosfato de calcio doblemente activados en combinacin con los fsforos activados - tierras raras.Figura 1-12 muestra los colores caractersticos y usos de fsforos empleadas actualmente en la fabricacin de lmparas fluorescentes. Figura 1-13 da las caractersticas de algunos fsforos tiles con lmparas de mercurio y halogenuros metlicos. Las impurezas que otros activadores y cantidades excesivas de activadores tienen un efecto perjudicial grave sobre la eficiencia de un phosphorLa fosforescencia. En algunos materiales fluorescentes, los electrones pueden ser atrapados en estados excitados metaestables durante un tiempo que vara de milisegundos a das. Despus de la liberacin de estos estados que emiten luz. Este fenmeno se denomina fosforescencia. Los estados metaestables se encuentran ligeramente por debajo de los estados excitados habituales responsables de la fluorescencia, y la energa que suele obtenerse de calor se requiere para transferir el electrn del estado metaestable al estado emisor . Desde el mismo estado que emite se implica generalmente, el color de la fluorescencia y la fosforescencia es generalmente la misma para un fsforo dado. En fsforos doblemente activados los phosphoresces activadoras secundarios ms largo que el activador primario , por lo que los cambios de color con el tiempo. Corta duracin fosforescencia es importante en las lmparas fluorescentes en la reduccin de parpadeo en la operacin actual (ac ) alterna. Los fsforos activados por la radiacin IR tienen un tipo inusual de fosforescencia. Despus de excitacin que muestran fosforescencia , que se vuelve invisible en unos pocos segundos . Sin embargo, conservan una cantidad considerable de energa atrapada en los estados metaestables , que puede ser liberado como la luz por la radiacin IR de la longitud de onda apropiada. (Amplificacin de luz por emisin estimulada de radiacin ) son de gran inters para iluminar ingenieros (vase el captulo 6 , las fuentes de luz ) . Adems de amplificar la luz, lseres producen luz intensa , altamente monocromtica , bien colimada , coherente.

Figura 1-13 . Caractersticas de color de algunos fsforos para mercurio y lmparas de halogenuros metlicosLa luz coherente consta de irradiacin, cuyas ondas se encuentran en fase con respecto al tiempo y el espacio. La luz ordinaria, aunque puede contener una proporcin finita de la luz coherente, es incoherente porque los procesos atmicos que causan sus emisiones se producen de forma aleatoria. En un lser, sin embargo, las transiciones electrnicas se activan (estimuladas) por una onda de la misma frecuencia que la luz emitida. Como consecuencia, un haz de luz es emitido, cuyas ondas estn en fase y de la misma frecuencia.Un requisito previo para la accin del lser es un proceso de bombeo mediante el cual un nivel de electrones superior e inferior en el material activo se somete a una inversin de poblacin. La fuente de bombeo puede ser una luz , como en un lser de rub , o excitacin electrnica , como en un lser de gas. La eleccin de materiales con lser es bastante limitado. En primer lugar, debe ser posible altamente rellenar un nivel electrnico superior; segundo, debe haber una transicin de emisin de luz a partir de este nivel superior con una larga vida til; en tercer lugar, un nivel ms bajo debe existir que puede ser despoblada, ya sea de forma espontnea o mediante bombeo.Construccin lser es tan importante para la accin del lser , como es el material fuente. Dado que las longitudes de onda de luz es muy corta como para permitir la construccin de una cavidad resonante , largas cmaras multi- nodal se hacen con reflectores paralelos en cada extremo para alimentar a la radiacin de fondo hasta que tiene lugar la accin lser . El efecto es producir luz bien colimado que es altamente direccional.Tomemos como ejemplo el lser de color rosa rub, cuyos transiciones electrnicas se muestran en la Figura 1-14, y cuya mecnica la construccin se indica en la figura 1-15 . Este lser es bombeado por un tubo de flash (A), y electrones en el rub ( b ) son criados desde el nivel E1 a E3 . Los electrones decaen rpidamente y espontneamente de E3 a E2. A continuacin, pueden moverse espontneamente de E2 a E1 y lentamente emitir luz fluorescente, h21 (vase la Ecuacin 1-3), o bien pueden ser estimuladas para emitir luz coherente, h21. El reflector completa (c ) y el reflector parcial ( d ) canalizar la radiacin coherente , h21 , hasta que se ha acumulado suficiente para emitir h21 luz coherente a (d ) . El hecho de que este punto de vista se ha reflejado en numerosas ocasiones por espejos paralelos asegura que est bien colimado. Los electrones estn entonces disponibles para el bombeo adicional (Figura 1-16).

Figura 1-14. Representacin esquemtica simplificada de las transiciones electrnicas en un lser de rub.En un lser slido hay tres requisitos: un material que reacciona con energa a la luz, una inversin de poblacin generados por el bombeo de la energa en el nivel correcto y un crecimiento de la energa interna causada por la reflexin de fotones dentro del slido. Mientras que los mismos requisitos se cumplen en un lser de gas , otras dos caractersticas estn disponibles, es decir, lneas fuertes y estrechas espectrales y emisin desigual en los diferentes niveles de energa. Un ejemplo de un lser de gas tal es que contiene una mezcla de helio y nen (figura 1-17 ) . El helio se utiliza como gas energizante porque tiene un nivel desde el que se puede perder energa slo por la colisin. Este nivel corresponde a aquella en la que el nen emite energa en forma de luz roja. En energizante helio en una descarga de gas en el interior de una cavidad cuyos extremos estn reflexionando y que contiene tanto el helio y el nen, el helio transferencias de energa por colisin con nen. El nen excitado emite fotones , las cuales comienzan a amplificar en cascada entre las dos superficies de reflexin hasta que la energa interna es tan grande que las prdidas a travs del espejo parcialmente la transmisin se hacen iguales a las ganancias internas y el lser se satura.

Figura 1-15. Diagrama simplificado de un lser de rub.

Figura 1-16. Cascada de fotones en un lser slido. Antes de que comience la acumulacin, tomos en el cristal de lser son en el estado fundamental (a). Bombeo de luz [flechas en (b)] plantea la mayora de los tomos en el estado excitado. La cascada (c) comienza cuando un tomo excitado emite espontneamente un fotn paralelo al eje del cristal (fotones emitidos en otras direcciones salen del cristal). La acumulacin continua en (d) y (e) a travs de miles de reflexiones de ida y vuelta de las superficies plateadas en los extremos del cristal). Cuando la amplificacin es lo suficientemente grande, la luz pasa a cabo en (f).

Figura 1-17. Estructura del lser de gas de helio-nen , muestra las partes esenciales. El funcionamiento del lser depende de la mezcla correcta de helio y el nen para proporcionar un medio activo. Un excitador de radio - frecuencia pone la energa en el medio. El haz de salida se construye mediante pases repetidos de ida y vuelta entre las placas finales que reflejan.

Semiconductor lser. Un tercer tipo de lser utiliza un material slido semiconductor donde la corriente de electrones que fluye a travs de una unin entre los de tipo p ( deficiente en electrones ) y el material ( rico en electrones ) de tipo n produce electrones adicionales en la banda de conduccin ( figura 1-18 ) . Estos irradian sobre su transicin de regreso a la banda de valencia o estados de menor energa . Si la corriente de la unin es lo suficientemente grande , habr ms electrones cerca del borde de la banda de conduccin que los que hay en el borde de la banda de valencia , y puede producirse una inversin de poblacin . Para utilizar este efecto , el cristal de semiconductores se pule con dos caras paralelas perpendiculares al plano de unin . Las ondas amplificadas a continuacin, se pueden propagar a lo largo del plano de la unin y se reflejan hacia atrs y adelante en las superficies.14.2.- ElectroluminiscenciaCiertos fsforos convierten la energa de CA directamente en la luz , sin necesidad de utilizar una etapa intermedia como en una descarga de gas , utilizando el fenmeno de electroluminiscencia .

Figura 1-18. Diagrama de un LED unin p-n.

Figura 1-19 . Seccin transversal esquemtica de una lmpara electroluminiscente.

Lmparas electroluminiscentes ( ac capacitivas ) . Una lmpara electroluminiscente se compone de un conductor de rea de dos dimensiones ( transparente u opaco ) sobre la que se deposita una capa de dielctrico - fsforo . Un segundo conductor de rea de dos dimensiones de material transparente se deposita sobre la mezcla de dielctrico - fsforo.Un campo elctrico alterno se establece entre los dos conductores con la aplicacin de un voltaje a travs de los conductores (rea) de dos dimensiones. Bajo la influencia de este campo, algunos electrones en el fsforo electroluminiscente son excitados. Durante el regreso de estos electrones a su tierra o estado normal el exceso de energa se irradia como luz.Figura 1-19 muestra una vista en seccin transversal de una lmpara electroluminiscente. Figura 1-20 da las propiedades de algunos fsforos electroluminiscentes.El color de la luz emitida por una lmpara electroluminiscente depende de la frecuencia, mientras que la luminancia depende de la frecuencia y el voltaje. Estos efectos varan de fsforo a fsforo. La eficacia de los dispositivos electroluminiscentes es bajo en comparacin con las lmparas incandescentes. Es del orden de unos pocos lmenes por vatio.Diodos emisores de luz. Diodos emisores de luz (LED) producen luz mediante electroluminiscencia cuando se aplica corriente directa de bajo voltaje a un cristal convenientemente dopado que contiene una unin pn (Figura 1-18). Cuando es activado por una corriente de polarizacin directa, si la unin pn emite luz a una longitud de onda definida por la diferencia de energa regin activa, Eg. El fenmeno se observ ya en 1923 en los cruces de origen natural, pero no se consider prctico debido a su bajo rendimiento luminoso en la conversin de energa elctrica a la luz. La eficacia ha aumentado considerablemente desde entonces de tal manera que los LED se utilizan para las seales , indicadores , letreros y pantallas.

Figura 1-20. Propiedades de algunos fsforos electroluminiscentesCuando se aplica la corriente de polarizacin directa Si, los electrones portadores minoritarios se inyectan en el p-regin y correspondientes electrones portadores minoritarios se inyectan en la regin n. Emisin de fotones se produce como resultado de la recombinacin electrn-hueco en la regin p. Electron transiciones de energa a travs de la brecha de energa, llamados recombinaciones radiativas, producen fotones (es decir, luz), mientras que las transiciones de energa de derivacin, llamadas recombinaciones no radiantes, producen fonones (es decir, calor). El intersticio de banda de energa Por ejemplo, se muestra en la figura 1-18, es la separacin entre la banda de energa de conduccin y la banda de energa de valencia en el cristal de semiconductores. Las caractersticas de la banda prohibida de energa determinan la eficiencia cuntica y las longitudes de onda de radiacin del dispositivo de LED. Por ejemplo, la longitud de onda de energa radiante, , est dada por:Donde h es la constante de Planck y c es la velocidad de la luz. Las eficacias luminosas de LED AlInGaP tpicos y los LED de InGaN para diferentes longitudes de onda de los picos se muestran en la figura 1-21. La eficacia depende de la energa visible generado en la unin y las prdidas debidas a la reabsorcin cuando intentos de luz para escapar a travs del cristal. Debido al alto ndice de refraccin de la mayora de los semiconductores, la luz es reflejada por la superficie en las cristalinas y altamente atenuada antes de finalmente salir. La eficacia se expresa en trminos de este ltimo energa visible medible se llama la eficacia externa. Los grados de accin externos son moderados, aunque las eficacias internas se calculan a ser muy alta. Para obtener ms informacin, consulte el captulo 6, las fuentes de luz. Catodoluminiscencia. es luz emitida cuando una sustancia es bombardeada por un haz de electrones de un ctodo, como en los tubos de rayos catdicos y la imagen de televisin.

Figura 1-21. Propiedades de los LEDs AlInGaP y InGaN

14.3.- Varios luminiscencia FenmenosGalvanoluminescence. Es la luz que aparece en el nodo o el ctodo cuando se electrolizan soluciones .Crystalloluminescence. ( lyoluminescence ) se observa cuando las soluciones se cristalizan ; que se cree que es debido a la rpida reforma de molculas de iones . La intensidad aumenta despus de agitar, quizs a causa de La quimioluminiscencia. La quimioluminiscencia ( oxyluminescence ) es la produccin de luz durante una reaccin qumica a temperatura ambiente. Los verdaderos chemiluminescences son las reacciones de oxidacin que implican cambios de valencia.La termoluminiscencia. La termoluminiscencia es luminiscencia exhibida por algunos materiales cuando se calienta ligeramente. En todos los casos de termoluminiscencia, el efecto depende de una cierta iluminacin anterior o la radiacin del cristal . Diamantes, apatita mrmol, cuarzo y fluorita son termoluminiscencia.Triboluminiscencia. Triboluminiscencia (piezoluminescence) es la luz producida por temblores, la friccin o por aplastamiento cristales. Luz triboluminiscentes puede ser consecuencia de los centros de luz inestables previamente expuestos a alguna fuente o la radiacin , como la luz , los rayos X , las emisiones de radio y los rayos catdicos ; centros no estn expuestos a la radiacin anterior , pero caracterstico del propio cristal ; o descargas elctricas de fracturar los cristales.Sonoluminescence. Sonoluminescence es luz que se observa cuando las ondas sonoras se transmiten a travs de fluidos . Se produce cuando los fluidos estn completamente protegidos de un campo elctrico y siempre est conectado con cavitacin ( la formacin de cavidades de gas o vapor en un lquido ) . Se cree que las burbujas de gas minuto de gas cavitada desarrollan una carga considerable a medida que aumenta la superficie. Cuando se colapsan , su capacitancia disminuye y su tensin se eleva hasta una descarga tiene lugar en el gas , causando una luminiscencia dbil .Radioluminiscencia. es la luz emitida por un material bajo el bombardeo de los rayos , rayos , , rayos X o rayos

15.- DETECCIN DE LUZHistricamente, el ojo se utiliza para la mayora de las evaluaciones fotomtricas. Hoy en da, los detectores fsicos casi han eliminado la evaluacin visual para fines fotomtrica. Dos tipos comunes de detectores fsicos en uso hoy en da son los fotodiodos y los tubos fotomultiplicadores. Detectores trmicos y detectores fotoconductores se utilizan para mediciones de IR.15.1.- FotodiodosLos fotodiodos son los fotodetectores ms utilizados para fotometra y radiometra . Debido a su excelente linealidad y estabilidad ( ausencia de fatiga) , que reemplazan las clulas de selenio , que haban sido ampliamente utilizados . Los fotodiodos estn basados en uniones pn de estado slido que reaccionan a los estmulos externos como la luz . En lugar de emisin de luz para la unin pn del LED , los fotones son absorbidos en la unin pn ( figura 1-18 ) . Detectores estn hechos de materiales especficos de estado slido , tales como silicio, germanio , y de indio - arseniuro de galio ( InGaAs ) . Fotodiodos de silicio tienen la sensibilidad de la radiacin UV a la regin IR cercano del espectro , y su respuesta espectral generalmente aumenta aproximadamente de forma lineal con la longitud de onda en la regin visible del espectro . En combinacin con un filtro de respuesta espectral fotpica , fotodiodos de silicio se emplean comnmente en fotmetros . Recientes fotodiodos de silicio de alta calidad tienen un rango dinmico de ocho rdenes de magnitud o ms grande y tambin se pueden utilizar con la electrnica especiales para niveles muy bajos donde se haban requeridos fotomultiplicadores.Sobre la base de la fsica cuntica de fotodiodos, algunos tipos de fotodiodos de silicio de alta calidad se pueden utilizar como estndares radiomtricas de alta precisin . Este mtodo, llamado tcnica de auto - calibracin de fotodiodos de silicio, se introdujo a finales del 1970s.25 , 26 Hoy en da, las normas radiomtricas de mayor precisin emplean radimetros criognicos , pero fotodiodos de silicio se utilizan ampliamente como los patrones de transferencia ms estables en la radiometra en la regin visible y el infrarrojo cercano del espectro electromagntico .15.2.- Tubos fotomultiplicadoresTubos fotomultiplicadores (PMT) son ampliamente utilizados como detectores para aplicaciones fotomtricas y radiomtricas que requieren alta sensibilidad ( figura 1-22 ) . Un PMT es un tubo de vaco con un fotoctodo, un nmero de dnodos ( es decir , una serie de electrodos ) , y un nodo . Las altas tensiones se aplican entre el fotoctodo y dynodes y el nodo. El primer elemento , el fotoctodo , es polarizado negativamente y se expulsar fotones (llamado fotoelectrones ) en respuesta a la energa radiante , por el efecto fotoelctrico. Los fotoelectrones golpean los prximos dynodes con mayor energa , la creacin de ms electrones (electrones secundarios) , que fluyen a la siguiente dnodo donde se emiten incluso ms electrones , causando finalmente un efecto cascada que multiplica el nmero original de fotoelectrones por varios rdenes de magnitud . Por lo tanto , fotomultiplicadores tienen una sensibilidad muy alta . Rangos de respuesta espectral dependen del fotoctodo y el tipo de vidrio en el sobre exterior , pero que generalmente cubren la regin visible . Algunos otros se extienden a la UV y regiones de infrarrojo cercano del espectro . La estabilidad de la tensin de alimentacin a la PMT es especialmente crtico para mediciones precisas . Fotodiodos de silicio generalmente son ms estables que PMT . Fotmetros que emplean un PMT generalmente requieren una fuente de calibracin interna.

Figura 1-22. Diagrama esquemtico de un fotomultiplicador y su circuito elctrico. De: G. Wyszecki y W. Stiles,15.3.- Detectores trmicosTermpilas y bolmetros son conocidos como detectores trmicos . Detectores trmicos tienen una superficie receptora de luz revestida con el material negro como el carbn negro negro y oro. Cuando la luz incide sobre la superficie de color negro , que hace que la superficie temperatura en aumento debido a la radiacin absorbida. El aumento de la temperatura es proporcional a la potencia de la radiacin absorbida. Termpilas emplean una serie de termopares para medir la temperatura. Bolmetros emplean materiales metlicos o semiconductores que tienen resistencia dependiente de la temperatura.Detectores trmicos se utilizan muy poco en la fotometra debido a su baja sensibilidad ( en varios rdenes de magnitud inferior a fotodiodos de silicio ) y el tiempo de respuesta lento . Una ventaja de detectores trmicos , sin embargo , es que tienen respuesta espectral general, no selectivo , y en consecuencia son muy adecuados para las mediciones de potencia radiante . Detectores trmicos se utilizan a menudo en la regin IR del espectro donde otros detectores cunticos no estn disponibles.15.4.-Detectores fotoconductorasDetectores fotoconductoras son semiconductores cuya resistencia cambia directamente como resultado de la absorcin de fotones. Estos detectores utilizan materiales tales como sulfuro de plomo ( PbS) , seleniuro de plomo ( PbSe ) , teluro de cadmio mercurio ( HgCdTe ) , sulfuro de cadmio ( CdS ) y seleniuro de cadmio ( CdSe ) . Detectores fotoconductoras son ampliamente utilizados para las mediciones de IR.

16.- PTICA CONTROL pticos de control se puede proporcionar en un nmero de maneras. Todos son aplicaciones de uno o ms de los siguientes fenmenos:Reflexin, refraccin , polarizacin , interferencia , difraccin , difusin , y absorcin .

Figura 1-23. La ley de la reflexin establece que el ngulo de incidencia , theta i , es igual al ngulo de reflexin , r .

16.1.- Reflexin y ReflectoresLa reflexin es el proceso por el cual una parte de la luz que cae sobre un medio deja que el medio desde el lado de incidencia. Reflexin puede ser especular, difusin, difusa o compuesto , y selectivo o no selectivo . Reflexin desde la parte frontal de una placa transparente se llama reflexin de primera superficie, y que a partir de la parte de atrs se llama reflexin de segunda superficie. Refraccin y la absorcin mediante el apoyo a los medios de comunicacin se evitan en la reflexin de primera superficie.Reflexin especular. Si se pule una superficie, que refleja especularmente; es decir, el ngulo entre el rayo reflejado y la normal a la superficie ser igual al ngulo entre el rayo incidente y la normal, como se muestra en la figura 1-23 . Si se reflejan dos o ms rayos , pueden producir una imagen virtual, erecta o invertida de la fuente.Reflectores especulares. Ejemplos de reflectores especulares son :1 . Metal pulido suave y superficies de vidrio o de plstico liso aluminizados o plateadas . Lmparas reflectoras utilizar la reflexin de primera superficie cuando el interior del bulbo est recubierto con un metal delgada que refleja la superficie de espejo , como se muestra en la Figura 1 - 24b . La luz reflejada desde la superficie superior de un medio transparente , tal como una placa de vidrio , como en la figura 1 - 24a y C , tambin es un ejemplo de la reflexin de primera superficie . Como se muestra en la figura 1-25 , menos de 5 % de la luz incidente se refleja en la primera superficie a menos que golpea la superficie con ngulos amplios de la normal . El brillo de la seda y el brillo de papel liso o recubiertos son imgenes de las fuentes de luz se reflejan en la primera superficie.2 . Retrovisores de superficie. Parte de la luz , la cantidad dependiendo del ngulo de incidencia , se refleja por la primera superficie . El resto pasa por el medio transparente a un revestimiento de espejo de la superficie posterior , donde se refleja como se muestra en la figura 1 - 24c .Reflexin a partir de superficies curvas . La figura 1-26 muestra la reflexin de un haz de luz por una superficie cncava y por una superficie convexa . Un rayo de luz que incide sobre la superficie en el punto T obedece la ley de la reflexin (Figura 1-25 ) , y mediante la adopcin de cada rayo por separado , los caminos de varias refleja los rayos se pueden construir .

Figura 1-24. Reflexiones de (a) un medio transparente, tal como vidrio transparente placa, y de (b) frente a la superficie y (c) retrovisores de superficie. En el caso de los rayos paralelos reflejada desde una superficie cncava, todos los rayos pueden ser dirigidos a travs de un punto F comn mediante el diseo adecuadamente la curvatura de la superficie. Esto se conoce como el punto focal. La longitud focal FA se denota por f. Corre Reflexin. Si una superficie reflectante no es lisa (es decir, corrugado, grabado al agua fuerte, o martillado), se extiende rayos paralelos en un cono de rayos reflejados, como se muestra en la Figura 1-27b. Corre Reflectores. Superficies con una ligera textura o martillados reflejan los rayos individuales en ngulos ligeramente diferentes, pero todos en la misma direccin general. Estos se utilizan para suavizar las irregularidades de haz y donde se desea un control moderado o mnimo la dispersin del haz.

Figura 1-25. Efecto del ngulo de incidencia y del estado de polarizacin en el porcentaje de luz reflejada en una superficie aire-vidrio: (a) de luz que est polarizada en el plano de incidencia; (b) La luz no polarizada; (c) la luz que es polarizada en un plano perpendicular al plano de incidencia.

Figura 1-26 . Punto focal y la distancia focal de las superficies curvas.Cepillado, superficies onduladas, con hoyuelos, grabados o guijarros consisten en pequeas superficies especulares en planos irregulares. El cepillado de la superficie de la imagen se propaga en ngulo recto con el cepillado. Guijarros, martillado, o superficies grabadas producen una mancha aleatoria de los puntos destacados. Estos se utilizan cuando se requieren grandes vigas libres de estras y las imgenes de incandescencia.El ngulo a travs del cual se propagan las reflexiones puede ser controlado por granallado adecuada , para los que las ecuaciones que describen radio de peen y profundidad estn disponibles . Shot- o arenado y grabado pueden causar graves prdidas en la eficiencia como resultado de mltiples reflexiones en direcciones aleatorias.Reflexin difusa . Si un material tiene una superficie rugosa o se compone de cristales minutos o partculas de pigmento , la reflexin es difusa . Cada rayo que cae en una partcula infinitesimal obedece la ley de la reflexin , pero a medida que las superficies de las partculas estn en planos diferentes , que reflejan la luz en muchos ngulos , como se muestra en la figura 1 - 27c .Reflectores difusos . Pinturas planas y otros acabados y materiales mates reflejan en todos los ngulos y muestran poco control de la direccin . Estos se utilizan cuando se desea la amplia distribucin de la luz.

Figura 1-27. El tipo de reflexin depende de la superficie: (a) superficie pulida (especular); (b) la superficie spera (extendido); (c) superficie mate (difusa). Reflexin Compuesto. La mayora de los materiales comunes son reflectores compuestos y presentan los tres componentes de reflexin (especular, se difunden y difusa) en diferentes grados. En algunos, uno o dos componentes predominan, como se muestra en la Figura 1 - 28. Especular y estrechamente propagan reflexiones (por lo general los reflejos de superficie) hacen que el brillo de aluminio grabado y pintura semibrillante. Difundir-Reflectores especulares. Esmalte de porcelana, acabados sintticos brillantes y otras superficies con un transparente brillante terminar ms de una exposicin de base mate ningn control direccional a excepcin de un rayo especularmente reflejada como se muestra en la figura 1-28a, con una intensidad de aproximadamente 5 a 15% de la luz incidente.

Figura 1-28. Los ejemplos de compuesto reflexin: (a) difuso y especular; (b) difuso y extendido; (c) especular y propagacin.

Figura 1-29. La reflexin total se produce cuando sen r = 1 . El IC ngulo crtico vara con el medio.Reflexin total. La reflexin total de un rayo de luz en una superficie de un medio de transmisin (figura 1-29 ) se produce cuando el ngulo de incidencia ( theta i ) excede de un cierto valor cuyo seno es igual a n2/n1 , la relacin de ndices de refraccin . Si el ndice de refraccin del primer medio (N1 ) es mayor que la del segundo medio ( N2 ) , r pecado se convertir en la unidad cuando theta i pecado es igual a n2/n1 . En los ngulos de incidencia mayor que este ngulo crtico , los rayos incidentes se reflejan totalmente (Figura 1-30). En la mayor parte de vidrio reflexin total se produce siempre que theta i pecado es mayor que 0,66 , es decir, para todos los ngulos de incidencia mayor que 41.8 (vidrio al aire ). Tuberas de luz por el alumbrado lateral y la transmisin de luz a travs de varillas y tubos , son ejemplos del total reflexin ( interna).Cuando la luz , que pasa a travs del aire , golpea una pieza de vidrio ordinario ( n2/n1 1,5 ) normal a su superficie , aproximadamente el 4 % se refleja desde la superficie superior y 4 % de la superficie inferior . Aproximadamente el 92 % de la luz se transmite . La proporcin de los aumentos de luz reflejados como el ngulo de incidencia se incrementa ( figura 1-25 ) .

Figura 1-30. Representacin de la transmisin de luz a travs de una sola fibra de un sistema de fibra ptica, que muestra ( a) reflexiones internas y ( b ) el efecto de la localizacin de la fuente de luz sobre la colimacin de la luz .Fibra ptica. La fibra ptica es la rama de la ptica de que se trate con las fibras , vidrio o plstico cilndrica delgada de calidad ptica. Entrar en un extremo de la fibra de luz se transmite al otro extremo a travs del proceso de reflexin interna total ( figura 1-30 ) . Con el fin de evitar fugas de luz desde una fibra , que est recubierta con un material de bajo ndice de refraccin . Un gran nmero de fibras ( de 100 a 1.000.000 ) pueden ser agrupados juntos para formar un haz . Haces de fibras son de dos tipos principales: coherentes y no coherentes . La primera se utilizan para la transmisin de imgenes, y cada fibra individual est orientado cuidadosamente con respecto a sus vecinos en todo el paquete. Paquetes no coherente tienen localizaciones de fibra al azar en el paquete , pero son adecuados para la transmisin de la luz entre puntos.

16.2.-Refraccin y refractoresUn cambio en la velocidad de la luz ( velocidad de propagacin , no la frecuencia ) se produce cuando un rayo sale de un material y entra en otro de mayor o menor densidad ptica . La velocidad se reducir si el medio introducido es ms denso , y aumentar si es menos denso .Excepto cuando la luz entra en un ngulo normal a la superficie del nuevo medio , el cambio en la velocidad est siempre acompaado por una flexin de la luz de su trayectoria original en el punto de entrada , como se muestra en la figura 1-31 . Esto se conoce como refraccin. El grado de flexin depende de las densidades relativas de las dos sustancias , en la longitud de onda de la luz , y en el ngulo de incidencia , siendo mayor para las grandes diferencias en la densidad que para los pequeos . La luz se dobla hacia la normal a la superficie cuando se entra en un medio ms denso , y lejos de la normal cuando se entra en un menos denso material.Cuando la luz se transmite de un medio a otro , cada rayo sigue la ley de la refraccin. Cuando los rayos huelga o entrar en un nuevo medio , tambin pueden estar dispersos en muchas direcciones debido a las irregularidades de la superficie , tales como grietas finas, marcas de molde , araazos o cambios en el contorno , o debido a los depsitos extranjeros de suciedad, grasa o humedad .

Figura 1-31. La refraccin de los rayos de luz en una superficie plana provoca la flexin de los rayos incidentes y el desplazamiento de los rayos emergentes. Un rayo que pasa a partir de una rara a un medio ms denso se dobla hacia la normal a la interfaz, mientras que un rayo que pasa a partir de una densa a un medio ms raro se dobla alejndose de la normal. La ley de Snell. La ley de la refraccin (ley de Snell) se expresa como sigue:

Donde n1 = ndice de refraccin del primer medio, theta i = ngulo de incidencia del rayo de luz formas con la normal a la superficie, n2 = ndice de refraccin del segundo medio, r = ngulo de las formas de rayos de luz refractado con la normal a la superficie. Cuando el primer medio es el aire, de los cuales el ndice de refraccin por lo general se toma como 1 (el valor de vaco; esta aproximacin es correcta hasta tres decimales), la frmula se convierte en

Las dos interfaces de la placa de vidrio se muestra en la figura 1-31 son paralelas, y por lo tanto la entrada y los rayos emergentes tambin son paralelos. Los rayos son desplazadas una de otra (una distancia D) debido a la refraccin. Ejemplos de refraccin. Un ejemplo comn de refraccin es la aparente flexin de una paja en el punto donde entra en el agua en un vaso de bebida. Aunque la paja es recta, los rayos de luz procedentes de la parte de la paja bajo el agua se refractan cuando pasan desde el agua en el aire y parecen provenir de puntos ms altos. Directores de luz prismtica, como se muestra en la figura 1-32a y b, pueden ser diseados para proporcionar una variedad de distribuciones de luz utilizando los principios de la refraccin. Sistemas de lentes que controlan la luz por refraccin se utilizan en los faros de automviles y en el faro, reflector y lentes de Fresnel spotlight. Prismas. Considere la posibilidad de la ley de Snell:

Esta ecuacin indica, ya que la velocidad de la luz es una funcin de los ndices de refraccin de los medios de comunicacin que participan y tambin de la longitud de onda, que la trayectoria de la salida de un prisma ser diferente para cada longitud de onda de la luz incidente y para cada ngulo de incidencia (figura 1-33). Esta separacin ordenada de la luz incidente en su espectro de longitudes de onda componentes se conoce como dispersin.

Figura 1-32. Los sistemas pticos que utilizan las propiedades de refraccin de prismas y lentes: (a) unidad de iluminacin de la calle en la que la pieza exterior controla la luz en direcciones vertical (concentracin de los rayos en un haz estrecho en alrededor de 75 respecto a la vertical) y la pieza de re interno dirige la luz en el plano horizontal. El resultado es un tipo de "dos vas" de la distribucin de la intensidad. (b) de la lente prismtica durante fluorescentes intercepta luminaria lmpara tanta luz como sea posible, volviendo a dirigir parte de la zona de resplandor a las direcciones ms tiles (c) cilndrico y lentes de Fresnel plana. (d) Como reflejo de prisma.

Refractan Prismas. El grado de curvatura de la luz en cada superficie del prisma es una funcin de los ndices de refraccin de la medios de comunicacin y el ngulo de prisma (A en la Figura 1-33). La luz puede ser dirigida con precisin dentro de ciertos ngulos por tener el ngulo adecuado entre las caras del prisma.

Figura 1-33 . La luz blanca se dispersa en sus colores componentes por la refraccin al pasar por un prisma. El ngulo de desviacin D (ilustrado por la luz verde) vara con la longitud de onda.Prismas refractores son utilizados en dispositivos tales como lentes de los faros y las luminarias de refraccin . En el diseo de equipos de refraccin , las mismas consideraciones generales de la distribucin apropiada de flujo son vlidas como para el diseo de reflectores . Despus de la ley de Snell de la refraccin , los ngulos de prisma se pueden calcular para proporcionar la desviacin adecuada de los rayos de luz desde la fuente . Para la mayora de los materiales transparentes disponibles comercialmente como vidrios y plsticos , el ndice de refraccin se encuentra entre 1,4 y 1,6 .A menudo , por la colocacin apropiada de los prismas , es posible limitar la estructura prismtica a una superficie de la refractor , dejando las otras superficies lisas para facilitar el mantenimiento . El nmero y el tamao de los prismas utilizados se rigen por varias consideraciones. Entre ellos son la facilidad de fabricacin y mantenimiento conveniente de equipo de iluminacin en servicio . usode un gran nmero de pequeos prismas pueden magnificar el efecto de redondeo de los prismas que se produce en la fabricacin ; Por otro lado , los pequeos prismas producen una mayor precisin de control de la luz .Acanalado y prismtico Superficies. Estos pueden ser diseados para difundir los rayos en un mismo plano o dispersarse en todas direcciones. Dichas superficies se utilizan en lentes, elementos luminosos, bloques de vidrio , ventanas y claraboyas.Como reflejo de prismas . Estos reflejan la luz interna , como se muestra en la figura 1 - 32d , y se utilizan en luminarias y marcadores con retro Directiva. Su calidad rendimiento depende de la planitud de superficies reflectantes , la exactitud de los ngulos de prisma, de eliminacin de suciedad en contacto ptico con la superficie y de eliminacin ( en la industria) de error prismtico .Objetivos . Lentes positivas forman haces convergentes e imgenes reales invertidos como en la figura 1 - 34a . Lentes negativas forman haces divergentes y , imgenes invertidas virtuales como en la Figura 1 - 34b .Escaleras y lentes de Fresnel . El peso y el costo de vidrio en grandes lentes utilizados en los equipos de iluminacin se pueden reducir haciendo pasos cilndricos en la superficie plana . El hueco, retrocedieron superficie reduce la cantidad total de vidrio de la lente. En un mtodo desarrollado por Fresnel , como se muestra en la figura 1 - 33c , la cara curva de la lente escalonada se convierte en anillos curvos y la parte posterior es plana . Tanto el escalonado y lentes de Fresnel reducen el espesor de la lente, y la accin ptica es aproximadamente la misma . Aunque prismas exteriores son ligeramente ms eficiente, es probable que recoger ms polvo . Por lo tanto , caras prismticas se forman a menudo en el interior .

Figura 1-35. Aberraciones de la lente. (a) La aberracin esfrica: convergencia de los rayos paralelos en diferentes puntos focales a diferentes distancias desde el eje de una lente. (b) Coma: diferencia en el aumento lateral de los rayos que pasan a travs de diferentes zonas de una lente. (c) Chromatism : a diferencia de longitud focal de rayos de diferentes longitudes de onda. (d) El astigmatismo y la curvatura: la existencia de dos planos paralelos de dos focos lineales perpendiculares entre s y un plano de la imagen curvo. ( e) Distorsin : una diferencia en el aumento de los rayos que pasan a travs de una lente en diferentes ngulos.Las aberraciones de la lente. Hay, en total, siete principales aberraciones de la lente: la aberracin esfrica, coma , axiales y cromatismo lateral , astigmatismo , la curvatura y distorsin (Figura 1-35 ) . Por lo general son de poca importancia en las lentes utilizadas en tipos comunes de equipos de iluminacin. Cuanto ms simple sea el sistema de lentes, ms difcil es para corregir las aberraciones.16.3.- Transmisin y Materiales TransmisinLa transmisin es una caracterstica de muchos materiales : vidrio, plstico , textiles, cristales , y as sucesivamente . La transmitancia luminosa de un material es la relacin entre la luz total emitida a la luz total de incidentes; que se ve afectada por reflexiones en cada superficie del material , como se explica en la figura 1-24 , y por absorcin dentro del material . Figura 1-36 listas de caractersticas de varios materiales.La ley de Lambert de Bouguer o . Absorcin en un medio de transmisin claro es una funcin exponencial del espesor del medio atravesado :

Donde I = intensidad de la luz transmitida, I0 = intensidad de la luz que entra en el medio despus de la reflexin de la superficie, = coeficiente de absorcin que caracteriza las propiedades de absorcin de una unidad de espesor del medio, = transmitancia de una unidad de espesor, d = espesor del medio atravesado. La densidad ptica D es el logaritmo comn de la inversa de la transmitancia:

Corre Transmisin. Materiales de transmisin Spread ofrecen una amplia gama de texturas . Se utilizan para el control de brillo, como en los focos de luz heladas , en elementos luminosos donde se desean acentos de brillo y la chispa y brillo en los globos de luminarias que encierra moderadamente uniformes. Se debe tener cuidado en la colocacin de lmparas para evitar el deslumbramiento y la apariencia irregular.La figura 1 -37a muestra un haz de luz que incide sobre el lado liso de una pieza de vidrio grabado . En la Figura 1 - 37b , el lado esmerilado es hacia la fuente , una condicin que con muchos de tierra o de otro vidrios rugosas resultados en apreciablemente mayor transmitancia . Para uso en exteriores , la superficie rugosa normalmente debe estar encerrado para evitar la acumulacin de suciedad excesiva.Transmisin difusa . Materiales de difusin dispersan la luz en todas las direcciones , como se muestra en la Figura 1 - 37C . Plsticos y vidrio blanco, palo, y prismticas se utilizan ampliamente en donde se desea un brillo uniforme.Transmisin mixta. Transmisin mixta es el resultado de una caracterstica de difusin espectralmente selectiva exhibida por ciertos materiales , tales como vidrio de palo fina , que permite la transmisin regular de ciertos colores (longitudes de onda ), mientras que la difusin de otras longitudes de onda . Esta caracterstica en vidrio vara en gran medida, dependiendo de factores tales como su tratamiento trmico, composicin, el grosor y la longitud de onda de la luz incidente.

Figura 1-36. Reflexionando y transmitir Materiales

Figura 1-37 . ( a) la transmisin de propagacin de la luz incidente sobre la superficie lisa de figurado , grabado al agua fuerte , suelo y muestras de vidrio martillado . ( b ) la transmisin de propagacin de la luz que incide sobre la superficie rugosa de las mismas muestras. ( c ) la transmisin difusa de la luz incidente sobre el palo slido y de cristal opal brill , plstico blanco o una hoja de mrmol. ( d ) La transmisin mixta a travs del cristal opalescente.16.4.- PolarizacinLa luz no polarizada consiste en ondas electromagnticas visibles tener vibraciones transversales de igual magnitud en un nmero infinito de planos, todos los cuales oscilar alrededor de la lnea que representa la direccin de propagacin ( figura 1-38 ) . Al explicar las propiedades de la luz polarizada, es comn para resolver la amplitud de las vibraciones de cualquier rayo de luz en componentes que vibran en dos planos ortogonales que contienen cada una el rayo de luz . Estas dos direcciones principales se refieren generalmente como las vibraciones horizontales y verticales. La componente horizontal de la luz es la suma de las componentes horizontales de la infinidad de vibraciones que componen el rayo de luz . Cuando los componentes horizontales y verticales son iguales , la luz no est polarizada . Cuando estos dos componentes no son iguales , la luz es parcialmente o totalmente polarizado como se muestra en la figura 1-38.La polarizacin porcentaje de luz desde una fuente o luminaria en un ngulo determinado se define por la siguiente relacin :

donde IV y Ih son las intensidades de las componentes vertical y horizontal de la luz, respectivamente, en el ngulo dado.

Figura 1-38 . Las representaciones grficas de luz polarizada y no polarizada.Referencia a la luz polarizada verticalmente o de la luz polarizada horizontalmente puede ser engaoso , ya que sugiere que todas las ondas de luz vibran ya sea horizontal o verticalmente. Una mejor terminologa sera referirse a la luz en un instante dado como que consiste en un componente de vibracin en un plano horizontal y otro componente de vibracin en un plano vertical . Una terminologa general sera identificar los componentes de la luz en funcin de dos planos de referencia , como se muestra en la Figura 1-39 . uno plano es el plano de la tarea en el punto del rayo de luz incidente , y el segundo plano es el plano de incidencia : el plano perpendicular al plano de la tarea y que contiene el rayo de luz incidente . A continuacin, los dos componentes de la luz seran referido como el componente paralelo , o el componente en el plano de incidencia , y la componente perpendicular . este terminologa se aplicara a cualquier posicin de trabajo y estara libre de ambigedad con respecto a la orientacin espacial.La luz polarizada se puede producir de cuatro maneras : ( 1 ) la dispersin , ( 2 ) de birrefringencia , ( 3 ) de absorcin , y (4 ) la reflexin y la refraccin.La dispersin es el mecanismo de polarizacin en la luz del da ; es decir , la luz de un cielo azul claro est parcialmente polarizada debido a la dispersin de la luz por las partculas en el aire.

Figura 1-39. Los planos de referencia de una tarea.La birrefringencia, o propiedad de doble refraccin, de ciertos cristales se pueden utilizar para lograr la polarizacin. Sin embargo, el tamao de estos cristales limita esta tcnica para aplicaciones cientficas; no es adecuado para la iluminacin general. Polarizacin por absorcin se puede lograr mediante el uso de polarizadores dicroicos. Estos polarizadores absorben toda la luz que se encuentra en un plano particular y transmiten un alto porcentaje de la luz polarizada en un plano perpendicular. Un alto porcentaje de polarizacin se puede conseguir por este mtodo, pero con una prdida del total de transmitancia luminosa. Este tipo de polarizador se utiliza comnmente en gafas de sol, donde est orientada para transmitir la componente vertical de la luz, mientras que la supresin de la (tpicamente reflejada) componente horizontal.

Figura 1-40. Polarizacin por reflexin en una superficie de vidrio-aire est en un mximo cuando el ngulo de incidencia i ms el ngulo de refraccin r es igual a 90 .

Figura 1-41 . Principio de polarizadores de mltiples capas.La luz puede ser polarizada mediante la utilizacin de las caractersticas de reflexin de los materiales dielctricos . Cuando la luz es reflejada por una superficie de vidrio , es parcialmente polarizada ; un mayor porcentaje de la componente horizontal se refleja que de la componente vertical . En aproximadamente 57 (ngulo de Brewster ) , la luz reflejada contiene slo la componente horizontal (Figura 1-25 ) . Por esta una superficie , sin embargo, slo 15 % de la componente horizontal incidente es reflejada . La luz transmitida a travs de una placa en este ngulo se compone de la porcin restante de la componente horizontal y todo el componente vertical del haz original . La luz resultante se polariza parcialmente (Figura 1-40 ) . Como se aaden placas de vidrio adicional al sistema , ms y ms de la componente horizontal es reflejada y la luz transmitida se polariza ms completamente verticalmente . Una pila de placas de vidrio , como se muestra en la figura 1-41 , se convierte as en un mtodo de produccin de la polarizacin , y el efecto de polarizacin es mayor al ngulo de Brewster . La polarizacin porcentaje es menor en todos los otros ngulos y es cero para un rayo de luz con incidencia normal . Polarizacin por este mtodo se puede conseguir mediante la disposicin de vidrio o de plstico copos en un material adecuado.16.5.- InterferenciaCuando dos ondas de luz de la misma longitud de onda se unen en diferentes fases de su vibracin , que se combinan para formar una sola onda cuya amplitud es entre la diferencia y la suma de las amplitudes de los dos, dependiendo de su fase relativa . La figura 1-42 ilustra este concepto para las ondas de agua en una piscina. Las olas tienden a anularse entre s en las lneas de nodo. La figura 1-43 muestra la interferencia resultante cuando la luz se refracta y refleja de pelculas delgadas . Una parte de la luz incidente ab se refleja por primera vez como bc . Parte se refracta como bd , lo que refleja de nuevo como de , y finalmente emerge como ef. si las bc y ef tienen frentes de onda de anchura apreciable , que se superponen e interfieren. Recubrimientos de interferencia ptica se han utilizado durante muchos aos en las cmaras, proyectores y otros instrumentos pticos y puede reducir la reflexin de las superficies transmisoras, separada de calor de la luz , transmitir o reflejar la luz de acuerdo al color , aumentar los reflejos de reflectores , o llevar a cabo otras funciones de control de la luz. Presentes en la naturaleza ejemplos de interferencia son pompas de jabn y las manchas de petrleo. Adems, muchas aves, insectos y peces consiguen sus colores iridiscentes de pelculas de interferencia. La aplicacin de recubrimientos de interferencia puede aumentar significativamente la reflectancia de los reflectores y la transmitancia de vidrio o luminaria cajas de plstico.Las pelculas de baja reflectancia. Pelculas de interferencia ptica dielctricas se aplican a las superficies para reducir la reflectancia , transmitancia aumenta , y por lo tanto mejorar la relacin de contraste. Las pelculas que son un cuarto de longitud de onda de espesor con unndice de refraccin entre el del medio que rodea el vaso y la del vidrio se utilizan . El ms duro y ms pelculas permanentes son los de fluoruro de magnesio se condensa en la superficie de transmisin despus de la evaporacin trmica en vaco .

Figura 1-42. Interferencia.El habitual 4 % de reflexin en las superficies no recubiertas aire- vidrio puede ser reducida a menos de 0,5 % en cada superficie filmado en incidencia normal, como resultado de la cancelacin de la interferencia entre las ondas reflejadas en la pelcula de aire - a - y la pelcula - a - vidrio superficies. Revestimientos dielctricos se pueden hacer muy especfico a una longitud de onda reflejada o, mediante la variacin de espesor o ndice de refraccin de la capa, repartidos en un intervalo de longitud de onda amplia.Dicroica ( dielctrico ) Coating. Un recubrimiento multicapa que transmite o refleja selectivamente porciones del espectro se puede aadir a materiales pticos. A menudo llamados espejos calientes o fros, tales revestimientos son eficientes en su reflexin selectiva y transmisin, respectivamente, de la energa infrarroja . Los recubrimientos estn diseados tpicamente para la radiacin incidente en 45 o 90 a la superficie revestida . Las desviaciones del ngulo previsto cambiarn la reflejada y la energa transmitida . Resultados no deseados se producen cuando se utilizan filtros dicroicos en amplios haces de luz , ya que el color vara entre el haz resultante.Sobres de la lmpara caliente de espejo , que reflejan IR de nuevo a un filamento, se utilizan con lmparas de tungsteno - halgeno especiales para aumentar su eficacia sin aumentar su potencia y reduciendo su vida.

Figura 1-43 . La interferencia constructiva y destructiva.16.6.- DifraccinDebido a su naturaleza de onda , la luz ser redirigido a su paso por un borde opaco o a travs de una pequea abertura . El frente de onda se ampla a medida que pasa por una obstruccin , produciendo una sombra confusa , en lugar de fuerte , de la arista . La intensidad y la extensin espacial de la sombra depende de las caractersticas geomtricas de la orilla , la extensin fsica (tamao y forma) de la fuente , y las propiedades espectrales de la luz. La luz que pasa a travs de una pequea hendidura producir alternando luz y barras oscuras como los frentes de onda creadas por los dos bordes de la hendidura interfieren uno con el otro .16.7.- DifusinLa difusin es la ruptura de un haz de luz y la difusin de sus rayos en todas las direcciones por la reflexin y la refraccin irregular de partculas microscpicas cristalinas, gotas o burbujas dentro de un medio de transmisin , o de irregularidades microscpicas de la superficie reflectante. Difusin perfecta rara vez se logra en la prctica, pero a veces se asume en los clculos a fin de simplificar las matemticas (Figuras 1 - 27c ) .

16.8.- AbsorcinLa absorcin se produce cuando un haz de luz pasa a travs de un medio transparente o traslcido o se encuentra con un cuerpo denso tal como una superficie de reflector opaco . Si la intensidad de todas las longitudes de onda de la luz que pasa a travs de un cuerpo transparente se reduce en casi la misma cantidad, se dice que la sustancia para mostrar la absorcin general. La absorcin de ciertas longitudes de onda de la luz con preferencia a otros se denomina absorcin selectiva. La mayora de los objetos de color deben su color a la absorcin selectiva en alguna parte del espectro visible, con la reflexin resultante y la transmisin en otras partes seleccionadas del espectro

La luz es. . . un cierto movimiento o una accin, concebida de una manera muy sutil, que llena los poros de todos los dems rganos. . . . - Ren Descartes, en La Dioptrique, 1637

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