Por favor pasa a la sección titulada La Reflexión y el Color. En esta sección, verás lo que le ocurre a la luz cuando es reflejada de superficies lisas y superficies ásperas. Examinarás cómo los espejos forman imágenes cuando la luz los toca. Finalmente, examinarás la razón por la cual los objetos parecen tener diferentes colores. Es posible que estés acostumbrado a pensar en bombillas de luz, velas, y el sol como objetos que envían luz a nuestros ojos. Pero todo lo demás que ves, incluyendo este libro, también envía luz a tus ojos. Si no fuese así, no podrías verlos. Claro está, hay una diferencia entre la luz del sol y la luz proveniente de este libro. El sol hace su propia luz, mientras que la luz que proviene de un libro es creada por el sol o una lámpara, y luego salta de las páginas del libro a tus ojos. Examinemos lo que involucra la reflexión de una luz. Cada objeto refleja algo de luz y absorbe algo de luz. Los espejos reflejan casi toda la luz que les llega. La Figura 18 muestra un espejo telescópico. Tú puedes ver tu imagen en un espejo porque los espejos reflejan luz. La luz puede ser descrita como un rayo. Hay otro modelo de luz que es útil para describir la reflexión, la refracción, y muchos otros efectos de luz dentro de las experiencias cotidianas. Este modelo de luz es el rayo de luz. Un rayo de luz es una línea recta imaginaria que corre en la misma dirección en que viaja la luz. También es igual a la dirección en que viaja una onda en el modelo equivalente de la luz como onda, o como el camino de fotones en el modelo de la luz como partículas. Aunque los rayos de luz no representan una descripción completa de la naturaleza compleja de la luz, los rayos de luz sirven como buena aproximación a lo que es la luz en muchas situaciones. Utilizando rayos de luz, el camino de la luz puede ser trazado en dibujos geométricos llamados rayodiagramas. Sound and Light 21
Mira la próxima página. [pausa] Las superficies ásperas reflejan los rayos de luz en una dirección. Muchas de las superficies que vemos a diario reflejan luz pero no tienen apariencia lustrosa. Estas superficies incluyen el papel, la madera, las telas, y la piel. Cuando una corriente de luz es reflejada, el camino de cada rayo de luz en la corriente de luz, cambia de su dirección recta usual, a otra dirección. La Figura 19A es un rayodiagrama que muestra que cuando la luz choca con una superficie áspera, los rayos de luz serán reflejados en todos los ángulos. Tal reflexión de luz en toda dirección, se llama reflexión difusa. Las superficies lisas reflejan rayos paralelos de luz en una dirección. Cuando la luz golpea una superficie lisa, como la de un espejo pulido, la luz no se refleja difusamente. En cambio, toda la luz que golpea un espejo desde una dirección, es reflejada toda junta hacia una sola dirección. Esto se ilustra en la Figura 19B. Es de notar que todos los rayos de luz que chocan con la superficie lisa en la Figura 19B, son reflejados hacia la misma dirección. La nueva dirección de los rayos de luz se relaciona con la vieja dirección en una forma definitiva. El ángulo de los rayos de luz reflejados de una superficie se llama el ángulo de reflexión. El ángulo de los rayos de luz golpeando una superficie se llama el ángulo de incidencia. La ley de la reflexión relaciona estos dos ángulos en la siguiente oración: El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión. Ambos ángulos son medidos desde una línea que es perpendicular a la superficie en un punto donde la luz golpea el espejo. Esta línea se llama la normal. La Figura 20 es un rayodiagrama que ilustra la ley de la reflexión. Localiza la normal en la Figura 20. [pausa] Nota que los ángulos de los rayos de luz entrantes y los rayos de luz reflejados son iguales. Sound and Light 22
Vayamos a la siguiente página, donde comenzaremos nuestra discusión sobre los espejos. [pausa] Cuando miras en un espejo, ves una imagen de tí mismo detrás del espejo. La Figura 21A muestra un ejemplo de esto. Cuando te ves en un espejo, es como ver un gemelo o una copia de tí parado del otro lado del vidrio. La única diferencia es que la copia está volteada de izquierda a derecha. También ves toda una habitación y todo un mundo de espacio más allá del espejo, aunque el espejo esté colocado contra una pared. Cómo puede ser esto posible? Los espejos forman imágenes virtuales por acción de la reflexión. La Figura 21B muestra un rayodiagrama que ilustra el camino de los rayos de luz que golpean un espejo plano. Cuando un rayo de luz es reflejado de un espejo plano, la ley de la reflexión dice que el ángulo de reflexión es igual al ángulo de incidencia. Algunos de los rayos de luz se reflejan del espejo hacia tus ojos. Sin embargo, tus ojos no saben dónde han estado los rayos de luz. Tus ojos sencillamente sienten la luz que viene de ciertas direcciones. Tu cerebro interpreta la luz como si la luz viajara en líneas rectas de un objeto hacia tus ojos. Como resultado, percibes una imagen de tí detrás del espejo. Claro está, realmente no hay una copia de tí detrás del espejo. Si otra persona mirara detrás del espejo, no te verían a tí, ni una imagen, ni alguna fuente de luz. La imagen que tú ves es resultado del aparente camino de los rayos de luz, no un verdadero camino. Una imagen de este tipo se llama una imagen virtual. Una imagen virtual es una imagen en un punto de donde parecen venir rayos de luz pero de donde realmente no vienen. La imagen virtual aparenta estar tan lejos del espejo por detrás, como lo estás tú enfrente del espejo. Por favor pasa a la próxima página. [pausa] La Figura 22 muestra un espejo curvo, como uno que puedes haber visto en alguna feria o carnaval. Tu imagen en un espejo curvo no se ve exactamente como tú eres. Partes Sound and Light 23
de la imagen pueden estirarse, haciendo que te veas ancho o alto, mientras que otras partes de tu imagen pueden estar comprimidas, haciendo que te veas delgado o bajo. Cómo funciona un espejo de estos? Los espejos curvos aún crean imágenes reflejando luz de acuerdo a la ley de reflexión. Pero la superficie del espejo no es plana. Como resultado, la línea perpendicular al espejo, la normal, apunta en direcciones diferentes en partes diferentes del espejo. Donde el espejo se abomba, dos rayos de luz que comienzan paralelamente, son reflejados en direcciones diferentes. Esto produce una imagen que se estira. Los espejos que son abombados son llamados espejos convexos. Similarmente, las partes del espejo que están abolladas reflejan dos rayos paralelos hacia dentro uno al otro. Esto produce una imagen que está comprimida. Los espejos abollados son llamados espejos cóncavos. Los espejos cóncavos crean imágenes reales. Los espejos cóncavos son utilizados para enfocar la luz reflejada hacia una pequeña área. Un espejo cóncavo puede formar una imagen virtual detrás del espejo, o puede formar una imagen real enfrente del espejo. Una imagen real es una que es formada por muchos rayos de luz que se encuentran en una locación específica. Una imagen real resulta cuando los rayos de luz son enfocados sobre un solo punto o una pequeña área. Si un pedazo de papel es puesto en un punto donde los rayos de luz se juntan, una imagen real aparecerá en el papel. Pero si colocaras un pedazo de papel detrás de un espejo, no verías una imagen virtual en el papel. Ésa es la diferencia principal entre una imagen real y una imagen virtual. Con una imagen real, los rayos de luz realmente existen en el punto donde la imagen aparece. Con una imagen virtual, la imagen aparenta existir en un lugar en particular, pero no hay rayos de luz allí. Los espejos curvos son utilizados en telescopios de reflexión. Estos espejos enfocan la luz débil de estrellas lejanas a una imagen real. La Figura 23 muestra un Sound and Light 24
radiotelescopio que reúne radioondas provenientes de objetos extremadamente distantes, tales como galaxias y cuásares. Debido a que las radioondas se reflejan de casi cualquier superficie sólida, los radiotelescopios no requieren espejos. En lugar de ello, las radioondas en un radiotelescopio rebotan de un plato curvo, el cual enfoca las ondas sobre otra superficie curva más pequeña sobre el plato. Las ondas luego son dirigidas a un receptor en el centro del plato. Por favor pasa a la siguiente página. [pausa] Ahora examinemos el por qué los objetos aparentan tener diferentes colores. Antes aprendiste que las diferentes longitudes de onda de la luz visible corresponden a los colores que percibes. Cuando ves una luz con una longitud de onda de 550 nanómetros, tu cerebro la interpreta como verde. Si la luz viene de la dirección de una hoja, entonces podrías pensar Aquella hoja es verde. Una hoja no emite luz por sí misma. En la oscuridad de la noche, es posible que no puedas ver la hoja de ninguna manera. Así que, de dónde viene la luz verde? Los objetos tienen color porque reflejan ciertas longitudes de onda de luz. La luz que pasa a través de un prisma, se separa para formar un arcoiris de colores. La luz blanca del sol realmente contiene luz de todas las longitudes de onda del espectro electromagnético. La Figura 24A muestra lo que ocurre cuando luz blanca llega a una hoja. La hoja refleja luz con una longitud de onda de aproximadamente 550 nanómetros. Esto corresponde al color verde. La hoja absorbe la mayor parte de la luz de otras longitudes de onda. Examina la Figura 24A. Qué colores son absorbidos por la hoja? [pausa] Los colores que son absorbidos incluyen el rojo, el naranja, el amarillo, el azul, y el violeta. Sólo el verde es reflejado. Cuando la luz reflejada de la hoja entra en tus ojos, tu cerebro interpreta la luz como el color verde. Sound and Light 25
Igualmente, los pétalos de una rosa reflejan luz roja y absorben otros colores, así que los pétalos aparentan ser rojos. La Figura 24B muestra lo que ocurre si ves una rosa y sus hojas bajo una luz roja. Nota en la Figura 24B que los pétalos aún aparentan ser rojos, pero las hojas se ven negras. Por qué? [pausa] Las hojas se ven negras porque no hay luz verde para ser reflejada por las hojas. Mira la próxima página. [pausa] Los televisores y los monitores de computadora despliegan muchos colores diferentes al combinar luz de los colores primarios aditivos. Los colores aditivos primarios son el rojo, el verde, y el azul. La Figura 25A muestra que el mezclar juntos la luz de dos de estos colores a la vez, puede producir los colores secundarios amarillo, cian, y magenta. El mezclar todos los colores aditivos primarios produce el blanco. En el proceso reverso, o los pigmentos, pinturas, o filtros de los colores primarios substrayentes el amarillo, el cianita y la magenta pueden combinarse para crear el rojo, el verde, y el azul. La Figura 25B muestra esto. Si los filtros de los tres colores fueran combinados, toda la luz sería absorbida, dejando el negro. El negro realmente no es un color en absoluto. De hecho, el negro es la ausencia de colores. Ahora repasemos las ideas principales discutidas en esta sección, mirando a los conceptos clave dados en el Resumen. La luz es reflejada cuando golpea un lindero entre dos medios diferentes. Cuando la luz es reflejada de una superficie, el ángulo de reflexión es igual al ángulo de incidencia. Los espejos forman imágenes de acuerdo a la ley de la reflexión. El color de un objeto depende de las longitudes de onda de la luz que el objeto refleja. ******************************** Sound and Light 26