Fuentes Luminosas

Las fuentes luminosas son las primarias artificiales. Llamaremos luz visible a todo aquello que pueda estimular nuestros ojos. La luz que llega a nuestros ojos proviene siempre de alguna fuente que la produce o la refleja, que se pueden clasificar en dos:

• Fuentes primarias: emiten luz propia.
• Fuentes secundarias: reflejan la luz.

Luz

Esta se origina al interior de los átomos a través de un proceso llamado emisión cuántica de la luz.

Fotón

• Cuando un electrón absorbe energía, salta de una órbita de mayor energía.
• Cuando esto ocurre, la órbita a la que llega el electrón se vuelve inestable.
• Cuando un electrón salta de una órbita de menor energía, libera energía en forma de fotones.

Los fotones no tienen masa y se mueven en el vacío a 300,000 km/s (velocidad de la luz). La energía de los fotones depende del salto cuántico que lo generó.

Teoría Corpuscular

Fue formulada por Newton a principios del siglo XVIII. Dice que la luz se propaga en línea recta y cuando se interpone un obstáculo en el camino de la luz, que los corpúsculos no pueden atravesar, se produce sombra. Cuando los corpúsculos rebotan sobre una superficie, se produce la reflexión. (No puede explicar: ¿Por qué los cuerpos no pierden masa al emitir corpúsculos? ¿Por qué algunos corpúsculos se reflejan y otros se retrancan?)

Teoría Ondulatoria

Fue formulada por Christiaan Huygens. Dice que la masa de los cuerpos que emiten luz no pierde masa y que la propagación rectilínea y la reflexión de la luz se pueden explicar suponiendo que la luz es una onda. La luz experimenta refracción, que es un fenómeno típico de las ondas. (No puede explicar: ¿Por qué la luz se propaga en el vacío?)

La Luz Comportándose como una Onda

Al igual que las ondas de sonido, la luz al pasar por un agujero se difracta, por lo que se puede afirmar que tiene el comportamiento de una onda. A diferencia del sonido, la luz visible tiene una longitud de onda del orden de la millonésima parte de un metro, por lo que no es posible apreciar el fenómeno de difracción en su totalidad.

Interferencia de Ondas Luminosas

En 1801, Thomas Young realizó el clásico experimento de doble rendija, que apoyaba de manera contundente la teoría ondulatoria, pues demostraba que la luz experimenta el fenómeno de interferencia.

La Luz se Comporta como Partícula

El fenómeno fotoeléctrico consiste en que cuando un fotón choca con un átomo de algún metal, este libera un electrón y, si esto ocurre en millones de átomos al mismo tiempo, se produce una corriente eléctrica.

Espectro Electromagnético

• Es el conjunto de ondas electromagnéticas que van desde las de menor longitud hasta las de mayor longitud, como las ondas de radio. Cada una de las categorías son ondas de variación de campo electromagnético.
• Las ondas electromagnéticas cubren una amplia gama de frecuencia o de longitudes de onda y pueden clasificarse según su principal fuente de producción. La clasificación no tiene límites precisos.

Luz Visible: Colores

• La franja del espectro que va desde la violeta hasta el rojo, donde las ondas electromagnéticas interaccionan (reflejan o absorben) con la materia y permiten ver los objetos, sus formas, su posición, etc.
• La luz blanca es una mezcla de radiaciones de longitudes de onda diferentes, que se extienden desde la luz roja, que tiene la longitud de onda más larga, hasta la luz violeta, que tiene la longitud de onda más corta. (380 nm es lo que alcanzamos a ver hasta 750 nm.)
• Cada color se le puede asignar una frecuencia que dependerá de la energía del fotón. Por la energía del fotón emitido, será el color que este provoque.
• Con el disco de Newton se puede ver este fenómeno; dependiendo de qué tan rápido gire, es el color que se verá.
• El color de los objetos depende del espectro de la luz que incide y de la absorción del objeto, la cual determina qué ondas son reflejadas.
• Ejemplo: un cuerpo es rojo por reflexión y transparencia cuando absorbe casi en su totalidad todas las radiaciones menos las rojas, las cuales refleja o se deja atravesar por ellas.

Luz como Fuente de Energía

La energía de los fotones depende de la frecuencia de las ondas según la relación: E = h × f.

Objeto Negro

Cuando la luz que está iluminándola contiene el color verde, si no es así, se verá negra. Una superficie que absorbe toda la luz que le llega se verá color negro.

Velocidad de la Luz

• Descartes sostenía que la velocidad de la luz era infinita.
• El primer intento por medir la velocidad de la luz fue realizado por Galileo.
• El astrónomo danés Ole Rømer calculó para la velocidad de la luz un valor de 277,000 km/s.
• En 1728, el astrónomo inglés James Bradley determinó que la velocidad en cuestión era 298,000 km/s.
• Fizeau, el primer método terrestre, obtenido con este ingeniero, fue de 313,000 km/s.
• De acuerdo a las teorías actuales, ningún objeto que tenga masa puede alcanzar la velocidad de la luz.
• La velocidad de la luz en el vacío es un límite natural en el universo.

Luces y Sombras

La sombra total que produce un objeto opaco al paso de la luz se llama umbra, mientras que la sombra parcial se llama penumbra. Durante un eclipse solar, la luna se interpone al paso de la luz solar y proyecta una sombra total, rodeada de una zona de sombra parcial sobre la tierra.

Reflexión de Luz

Cuando un rayo de luz se propaga a través de un medio homogéneo y encuentra en su camino una superficie bien pulida, se refleja en ella siguiendo una serie de leyes. La forma precisa en que ocurre este cambio se conoce como leyes de la reflexión de la luz, que dice que los rayos incidentes y el reflejado hacen ángulos iguales con el espejo o con la perpendicular al espejo, que es como suele medirse este ángulo.

Reflexión Especular

En una superficie pulida, cada rayo incidente corresponde solo a uno reflejado que la abandona según el mismo ángulo (ejemplo: montañas reflejadas en el agua).

Reflexión Difusa

Se produce cuando los rayos de luz inciden sobre una superficie rugosa, pues lo normal en diferentes puntos es distinto.

El Principio de Fermat y la Luz de Reflexión

Este principio se expresa de acuerdo a que la luz, al ir de un punto a otro, sigue una trayectoria tal que el camino óptico recorrido es mínimo.