7/21/2019 Luz

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Se llama luz (del latín lux , lucis) a la parte de la radiación electromagnética que puede ser

percibida por el ojo humano. En física, el término luz se usa en un sentido ms amplio e

inclu!e todo el campo de la radiación conocido como espectro electromagnético, mientras

que la e"presión luz visible se#ala específicamente la radiación en el espectro $isible.

%a óptica es la rama de la física que estudia el comportamiento de la luz, sus

características ! sus manifestaciones.

Índice

  &ocultar ' 

• elocidad finita

• *+efracción

• -ropagación ! difracción

• /nterferencia

• 0+efle"ión ! dispersión

• 1-olarización

• 2Efectos químicos

• 34pro"imación histórica

• 56aturaleza de la luz

o 5.7eoría ondulatoria

5..8escripción

5..*9enómenos ondulatorios

o 5.*7eoría corpuscular 

5.*.8escripción

5.*.*9enómenos corpusculares

o 5.7eorías cunticas

o 5.Efectos relati$ísticos

5..%uz en mo$imiento

5..*8istorsiones espectrales

5..7eoría de la relati$idad general

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o 5.0+adiación ! materia

o 5.17eorías de campo unificado

• :Espectro electromagnético

o :.Espectro $isible

• éase también

• *+eferencias

• ;ibliografía

• Enlaces e"ternos

 Velocidad finita&editar '

 Artículo principal: elocidad de la luz

Se ha demostrado teórica ! e"perimentalmente que la luz tiene una $elocidad finita. %a

primera medición con é"ito fue hecha por el astrónomo danés <le +oemer  en 121 !

desde entonces numerosos e"perimentos han mejorado la precisión con la que se conoce

el dato. 4ctualmente el $alor e"acto aceptado para la $elocidad de la luz en el $acío es de

*55 25*,03 =m>s.

%a $elocidad de la luz al propagarse a tra$és de la materia es menor que a tra$és del $acío

! depende de las propiedades dieléctricas del medio ! de la energía de la luz. %a relación

entre la $elocidad de la luz en el $acío ! en un medio se denomina índice de refracción del

medio?

%a línea amarilla muestra el tiempo que tarda la luz en recorrer el espacio entre la 7ierra ! la %una,

alrededor de ,*1 segundos.

Refracción&editar '

 Artículo principal: +efracción

En esta ilustración se muestra la descomposición de la luz al atra$esar un prisma.

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Ejemplo de la refracción. %a pajita parece partida, por la refracción de la luz al paso desde el líquido

al aire.

%a refracción es el cambio brusco de dirección que sufre la luz al cambiar de medio. Este

fenómeno se debe al hecho de que la luz se propaga a diferentes $elocidades seg@n el

medio por el que $iaja. El cambio de dirección es ma!or cuanto ma!or es el cambio de

$elocidad, !a que la luz recorre ma!or distancia en su desplazamiento por el medio en que

$a ms rpido. %ale! de Snell relaciona el cambio de ngulo con el cambio de $elocidad

por medio de los índices de refracción de los medios.

Aomo la refracción depende de la energía de la luz, cuando se hace pasar luz blanca opolicromtica a tra$és de un medio con caras no paralelas, como un prisma, se produce la

separación de la luz en sus diferentes componentes (colores) seg@n su energía, en un

fenómeno denominado dispersión refracti$a. Si el medio tiene las caras paralelas, la luz se

$uel$e a recomponer al salir de él.

Ejemplos mu! comunes de la refracción es la ruptura aparente que se $e en un lpiz al

introducirlo en agua o el arcoíris.

Propagación y difracción&editar '

 Artículo principal: 8ifracción

Sombra de una canica.

Bna de las propiedades de la luz ms e$identes a simple $ista es que se propaga en

línea recta. %o podemos $er, por ejemplo, en la propagación de un ra!o de luz a tra$és de

ambientes pol$orientos o de atmósferas saturadas. %a óptica geométrica parte de esta

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premisa para predecir la posición de la luz, en un determinado momento, a lo largo de su

transmisión.

%uz en la persiana.

8e la propagación de la luz ! su encuentro con objetos surgen las sombras. Si

interponemos un cuerpo opaco en el camino de la luz ! a continuación una pantalla,

obtendremos sobre ella la sombra del cuerpo. Si el origen de la luz o foco se encuentra

lejos del cuerpo, de tal forma que, relati$amente, sea ms peque#o que el cuerpo, se

producir una sombra definida. Si se acerca el foco al cuerpo surgir una sombra en la que

se distinguen una región ms clara denominada penumbra ! otra ms oscura

denominada umbra.

Sin embargo, la luz no siempre se propaga en línea recta. Auando la luz atra$iesa un

obstculo puntiagudo o una abertura estrecha, el ra!o se cur$a ligeramente. Este

fenómeno, denominado difracción, es el responsable de que al mirar a tra$és de un

agujero mu! peque#o todo se $ea distorsionado o de que los telescopios ! microscopios

tengan un n@mero de aumentos m"imo.

Interferencia&editar '

 Artículo principal: /nterferencia

E"perimento de Coung.

%a forma ms sencilla de estudiar el fenómeno de la interferencia es con el

denominado e"perimento de Coung que consiste en hacer incidir luz monocromtica (de un

solo color) en una pantalla que tiene rendija mu! estrecha. %a luz difractada que sale de

dicha rendija se $uel$e a hacer incidir en otra pantalla con una doble rendija. %a luz

procedente de las dos rendijas se combina en una tercera pantalla produciendo bandas

alternati$as claras ! oscuras.

El fenómeno de las interferencias se puede $er también de forma natural en las manchas

de aceite sobre los charcos de agua o en la cara con información de los discos compactosD

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ambos tienen una superficie que, cuando se ilumina con luz blanca, la difracta,

produciéndose una cancelación por interferencias, en función del ngulo de incidencia de

la luz, de cada uno de los colores que contiene, permitiendo $erlos separados, como en

un arco iris.

Reflexión y dispersión&editar '

 Artículos principales: +efle"ión (física) y  8ispersión (física).

-ez ballesta reflejado.

 4l incidir la luz en un cuerpo, la materia de la que est constituido retiene unos instantes

su energía ! a continuación la reemite en todas las direcciones. Este fenómeno es

denominado reflexión. Sin embargo, en superficies ópticamente lisas, debido

a interferencias destructi$as, la ma!or parte de la radiación se pierde, e"cepto la que se

propaga con el mismo ngulo que incidió. Ejemplos simples de este efecto son losespejos,

los metales pulidos o el agua de un río (que tiene el fondo oscuro).

%a luz también se refleja por medio del fenómeno denominado refle"ión interna total, que

se produce cuando un ra!o de luz, intenta salir de un medio en que su $elocidad es ms

lenta a otro ms rpido, con un determinado ngulo. Se produce una refracción de tal

modo que no es capaz de atra$esar la superficie entre ambos medios reflejndose

completamente. Esta refle"ión es la responsable de los destellos en un diamantetallado.

En el $acío, la $elocidad es la misma para todas las longitudes de onda del espectro

$isible, pero cuando atra$iesa sustancias materiales la $elocidad se reduce ! $aría para

cada una de las distintas longitudes de onda del espectro, este efecto se

denomina dispersión. racias a este fenómeno podemos $er los colores del arcoíris. El

color azul del cielo se debe a la luz del sol dispersada por la atmósfera. El color blanco de

las nubes o el de la leche también se debe a la dispersión de la luz por las gotitas

de agua o por las partículas de grasa en suspensión que contienen respecti$amente.

Polarización&editar '

 Artículo principal: -olarización electromagnética

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-olarizador.

El fenómeno de la polarización se obser$a en unos cristales determinados que

indi$idualmente son transparentes. Sin embargo, si se colocan dos en serie, paralelos

entre sí ! con uno girado un determinado ngulo con respecto al otro, la luz no puede

atra$esarlos. Si se $a rotando uno de los cristales, la luz empieza a atra$esarlos

alcanzndose la m"ima intensidad cuando se ha rotado el cristal

5:F se"agesimales respecto al ngulo de total oscuridad.

7ambién se puede obtener luz polarizada a tra$és de la refle"ión de la luz. %a luz reflejada

est parcial o totalmente polarizada dependiendo del ngulo de incidencia. El ngulo que

pro$oca una polarización total se llama ngulo de ;reGster .

Huchas gafas de sol ! filtros para cmaras inclu!en cristales polarizadores para eliminar

reflejos molestos.

Efectos químicos&editar '

 Artículo principal: 9otoquímica

 4lgunas sustancias al absorber luz, sufren cambios químicosD utilizan la energía que la luz

les transfiere para alcanzar los ni$eles energéticos necesarios para reaccionar, para

obtener una conformación estructural ms adecuada para lle$ar a cabo una reacción o

para romper alg@n enlace de su estructura (fotólisis).

%a fotosíntesis en las plantas, que generan az@cares a partir de dió"ido de carbono, agua !

luzD la síntesis de $itamina 8 en la pielD la ruptura de dihalógenos con luz en lasreacciones

radicalarias o el proceso de $isión en el ojo, producido por la isomerización del retinol con

la luz, son ejemplos de reacciones fotoquímicas. El rea de la química encargada del

estudio de estos fenómenos es la fotoquímica.

 Aproximación histórica&editar '

 Artículo principal: Iistoria de la óptica

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/saac 6eGton.

 4 principios del siglo J/// era creencia generalizada que la luz estaba compuesta de

peque#as partículas. 9enómenos como la refle"ión, la refracción ! las sombras de los

cuerpos, se podían esperar de torrentes de partículas. /saac 6eGton demostró que la

refracción estaba pro$ocada por el cambio de $elocidad de la luz al cambiar de medio !trató de e"plicarlo diciendo que las partículas aumentaban su $elocidad al aumentar la

densidad del medio. %a comunidad científica, consciente del prestigio de 6eGton, aceptó

su teoría corpuscular.

En la cuneta quedaba la teoría de Ahristian Iu!gens que en 123 propuso que la luz era

un fenómeno ondulatorio que se transmitía a tra$és de un medio llamado éter . Esta teoría

quedó ol$idada hasta la primera mitad del siglo J/J, cuando 7homas Coung solo era capaz

de e"plicar el fenómeno de las interferencias suponiendo que la luz fuese en realidad una

onda. <tros estudios de la misma época e"plicaron fenómenos como la difracción ! la

polarización teniendo en cuenta la teoría ondulatoria.

El golpe final a la teoría corpuscular pareció llegar en 33, cuando se consiguió medir la

$elocidad de la luz en diferentes medios ! se encontró que $ariaba de forma totalmente

opuesta a como lo había supuesto 6eGton. 8ebido a esto, casi todos los científicos

aceptaron que la luz tenía una naturaleza ondulatoria. Sin embargo toda$ía quedaban

algunos puntos por e"plicar como la propagación de la luz a tra$és del $acío, !a que todas

las ondas conocidas se desplazaban usando un medio físico, ! la luz $iajaba incluso ms

rpido que en el aire o el agua. Se suponía que este medio era el éter del que hablaba

Iu!gens, pero nadie lo conseguía encontrar.

Kames Aler= Ha"Gell.

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En 30, Hichael 9arada! descubrió que el ngulo de polarización de la luz se podía

modificar aplicndole un campo magnético (efecto 9arada!), proponiendo dos a#os ms

tarde que la luz era una $ibración electromagnética de alta frecuencia. Kames Aler=

Ha"Gell, inspirado por el trabajo de 9arada!, estudió matemticamente estas ondas

electromagnéticas ! se dio cuenta de que siempre se propagaban a una $elocidad

constante, que coincidía con la $elocidad de la luz, ! de que no necesitaban medio de

propagación !a que se autopropagaban. %a confirmación e"perimental de las