CAPITULO I: La Luz CAPITULO I: LA LUZ 1

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1 CAPITULO I: La Luz CAPITULO I: LA LUZ La luz El nanómetro El espectro visible Naturaleza de la luz Fuentes de luz 2.- La Materia y la luz Fórmula R.A.T Absorción Reflexión Tipos de reflexión Transmisión Refracción Dispersión Difracción Polarización Intensidad y distancia de la luz Sombra y penumbra CAPITULO I: LA LUZ 2

2 1.- La luz Hoy se sabe que la luz es un pequeño conjunto de radiaciones electromagnéticas que es capaz de ser percibido por el ojo humano y cuya longitud de onda determina su color. Movimiento ondulatorio asociado a las radiaciones electromagnéticas CAPITULO I: LA LUZ El nanómetro (nm.) La luz se propaga en línea recta en forma de rayo, pero como cualquier radiación de energía electromagnética la luz visible también puede ser concebida en forma de onda. Así entendida, la energía se mueve hacia adelante como una ola, y la distancia entre cada una de sus crestas es lo que se llama longitud de onda -que se referencia con la letra griega lambda (λ)-. Las longitudes de onda que corresponden a la luz visible son bastante pequeñas en términos convencionales, en torno a los 0, metros (es decir: 10-6 metros). Para mayor comodidad, usamos la medida del nanómetro (nm.), que mide una milmillonésima partedeunmetro(10-9 metros). El tamaño de la longitud de onda determina el color de la luz. COLOR violeta azul verde amarillo anaranjado rojo λ nm nm nm nm nm nm CAPITULO I: LA LUZ 4

3 1.2.- El espectro visible Se denomina espectro electromagnético a la distribución energética del conjunto de las ondas electromagnéticas. COLOR λ Se denomina espectro visible a la región del espectro electromagnético que el ojo humano es capaz de percibir. violeta azul verde nm nm nm amarillo nm El ojo humano es sensible a una pequeña franja de longitudes de onda situadas entre los 380 y los 780 anaranjado nm nanómetros, aproximadamente. rojo nm CAPITULO I: LA LUZ Naturaleza de la luz Propiedades de la naturaleza y comportamiento de la luz: La luz se mueve en forma de ondas. Distintas i longitudes de onda proporcionan a nuestros ojos distintas sensaciones de color. La luz se propaga en línea recta. (dentro de una sustancia normal de composición uniforme). La luz se mueve a una gran velocidad ( kilómetros por segundo en el vació). En otros medios se mueve ligeramente más despacio como el aire, el agua o el vidrio. La luz también se comporta como si estuviera formada por partículas de energía o fotones. Éstos originan cambios químicos, alteran los colorantes, etc. CAPITULO I: LA LUZ 6

4 1.4.- Fuentes de luz Una fuente de luz es simplemente algo que emite grandes cantidades de fotones en las longitudes de onda del espectro visible. Las fuentes de luz pueden ser naturales (el Sol) o artificiales (una lámpara). Lámpara incandescente halógena de Tungsteno Dentro de las artificiales tenemos lámparas de incandescencia, lámparas de descarga, lámparas fluorescentes, lámparas de flash electrónico, etc. Lámpara fluorescente Lámpara de flash electrónico CAPITULO I: LA LUZ La Materia y la luz Fórmula R.A.T. Cuando la luz alcanza una superficie esta puede ser: ABSORBIDA REFLEJADA TRANSMITIDA La energía de la luz incidente debe ser igual a la suma de la energía de la luz reflejada, absorbida y transmitida. CAPITULO I: LA LUZ 8

5 2.2.- Absorción La materia suele absorber luz debido a una serie de fenómenos que ocurren a nivel molecular y atómico. Es muy usual que una sustancia concreta sea capaz de absorber ciertas cantidades de energía luminosa. En este sentido, las propiedades de absorción luminosa de los distintos materiales dependen de cuáles sean las longitudes de onda que componen una luz dada. Esta absorción puede expresarse esa se en la llamada curva de absorción espectral. La energía que las moléculas absorben suele ser disipada en forma de energía calorífica aunque a veces esta energía vuelve a emitirse como luz, dando lugar a fenómenos de fluorescencia y de fosforescencia. CAPITULO I: LA LUZ Reflexión Cuando la luz incide sobre una superficie lisa y brillante, se refleja totalmente en un ángulo igual al de incidencia. normal LEYES FUNDAMENTALES DE LA REFLEXIÓN: Rayo incidente i Rayo reflejado r El ángulo de incidencia es igual al de reflexión. Los rayos incidentes y reflejados están en el mismo plano que la normal (línea imaginaria perpendicular a la superficie del rayo) CAPITULO I: LA LUZ 10

6 Tipos de reflexión POR LA NATURALEZA DE LA SUPERFICIE: ESPECULAR. Si un rayo incide sobre una superficie pulida. DIFUSA. Si un rayo incide sobre una superficie microscópicamente irregular REFLEXIÓN ESPECULAR REFLEXIÓN DIFUSA CAPITULO I: LA LUZ Tipos de reflexión POR EL COLOR DE LA SUPERFICIE: ACROMÁTICA. Cuando ninguna longitud de onda es reflejada más que otra. Por ejemplo: si la luz incidente es blanca y la reflejada también lo es. CROMÁTICA. Cuando alguna longitud de onda es reflejada más que otra. REFLEXIÓN ACROMÁTICA REFLEXIÓN CROMÁTICA CAPITULO I: LA LUZ 12

7 2.4.- Transmisión Es el fenómeno por el cual la luz puede atravesar objetos no opacos. La transmisión es directa cuando el haz de luz se desplaza en el nuevo medio íntegramente y de forma lineal. A estos medios se les conoce como transparentes. La transmisión es difusa, si en el interior del cuerpo el rayo se dispersa en varias direcciones, tal como ocurre en el vidrio opal, ciertos plásticos, papel vegetal, etc. A estos materiales se les denomina translúcidos. CAPITULO I: LA LUZ Transmisión Existe un tercer tipo de transmisión: la cromática. Ocurre cuando ciertos materiales, vidrios, plásticos o gelatinas coloreadas dejan pasar sólo ciertas longitudes de onda y absorben otras, como es el caso de los filtros fotográficos. Los filtros de color son materiales translúcidos que retiene parte de la luz que incide sobre ellos y dejan pasar el resto. Filtro amarillo Cada filtro deja pasar las longitudes de onda de su color y absorbe el resto en forma de calor Filtro azul CAPITULO I: LA LUZ 14

8 2.5.- Refracción La refracción es un fenómeno que ocurre dentro de la transmisión y es definida como la desviación de la luz al pasar oblicuamente desde un medio transparente a otro de densidad distinta. La explicación de este cambio de trayectoria tiene que ver con la naturaleza ondulatoria de la luz (izquierda) Cuando la luz que proviene del aire atraviesa un cristal pierde velocidad. El frente de ondas pierde velocidad progresivamente al atravesar oblicuamente un medio más denso. (derecha) El efecto es parecido al de estar conduciendo por una carretera y de repente entrar en un camino de arena. Un pavimento desigual origina cambios de dirección. (centro) La luz perpendicular pierde velocidad sin que se altere su dirección. CAPITULO I: LA LUZ 15 Rayo incidente Vidrio (n ) i R Aire (n) Refracción El cambio de dirección de la trayectoria de la luz depende de: Densidad óptica del material (índice de refracción: n o n ) La dirección desde la cual incide (ángulo de incidencia: i) La longitud de onda o color de la luz Rayo refractado LEYES FUNDAMENTALES DE LA REFRACCION: La luz se desvía hacia la normal en el medio más denso y viceversa Si un rayo incide perpendicularmente sobre una superficie no sufre desviación. Ley de Snell: n x sen (i) = n x sen (R). CAPITULO I: LA LUZ 16

9 2.6.- Dispersión La dispersión es el distinto grado de desviación de la luz, al atravesar oblicuamente una superficie que separa dos medios de distinto índice de refracción, en función de su longitud de onda. CAPITULO I: LA LUZ La Difracción En física, la difracción es un fenómeno característico de las ondas consistente en la dispersión ió y curvado aparente de las mismas cuando encuentran un obstáculo. Para que se aprecie bien este fenómeno el tamaño del obstáculo no debe ser muy superior al tamaño de la longitud de onda producido por la fuente de luz. Imagen de la fuente luminosa sin los efectos de la difracción Imagen de la fuente luminosa con los efectos de la difracción La difracción es un factor limitante en la calidad de las imágenes producidas por ocultamiento óptico (estenopéicas). La difracción producida por una abertura circular produce lo que se llama un patrón de interferencia característico, lo que en la práctica se traduce en que la imagen obtenida de una fuente de luz puntual forma una mancha difusa rodeada de círculos concéntricos de luz y oscuridad. Fuente de luz Abertura circular Fuente de luz CAPITULO I: LA LUZ 18

10 2.8.- La Polarización Cuando un foco emite luz, la vibración electromagnética se produce en todos los planos perpendiculares a la trayectoria del rayo luminoso, es decir, no está polarizada. Luz sin polarizar Luz polarizada La luz que vibra en un solo plano se llama luz polarizada. Filtro polarizador En fotografía fí usamos filtros polarizadores, entre otras cosas, cuando queremos evitar registrar ciertos reflejos en la superficie de los objetos. Luz sin polarizar Filtro polarizador Luz polarizada CAPITULO I: LA LUZ Intensidad y distancia de la luz Ley del inverso de los cuadrados: I I/4 I/9 I/16 D 2 D 3 D 4 D Cuando una superficie está iluminada por un manantial de luz puntiforme, la intensidad de la iluminación de la superficie es inversamente proporcional al cuadrado de su distancia respecto al foco luminoso. I = iluminación D = distancia CAPITULO I: LA LUZ 20

11 Sombra y penumbra Debido a la propagación rectilínea de la luz podemos decir que un foco de luz puntual proyecta sombras nítidas y bien delimitadas de un objeto sobre el fondo. Cuando el tamaño del foco aumenta la sombra que proyecta sobre el fondo del sujeto va acompañada de una zona de penumbra, que se sigue explicando por la propagación rectilínea de la luz En la práctica, ningún foco puede ser perfectamente puntual, por lo tanto, cualquier sombra irá acompañada de una zona de penumbra. Cuanto más extenso sea el foco luminoso en relación con el objeto, mayor será la zona de penumbra y menor la de sombra. CAPITULO I: LA LUZ 21

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