M.T.A.E. - TEMA 1 - LA LUZ - Parte 1

LA LUZ - Parte 1

1. Radiación electromagnética

Combinación de campos eléctricos y magnéticos oscilantes, que se propagan a través del espacio transportando energía de un lugar a otro.

2. Espectro luminoso: luz visible/no visible

La luz visible está formada por radiación electromagnética cuyas longitudes de onda están comprendidas entre 400nm (azul “B”), pasando por los 555nm (verde “G”) y los 700nm (Rojo “R”).

Por debajo de los 400nm se situaría el Ultravioleta, y por encima de los 750nm el Infrarrojo,  ambos espectros No Visibles.

3. Naturaleza de la luz: teorías

Teoría corpuscular

Esta teoría se debe a Newton (1642-1726). La luz está compuesta por diminutas partículas materiales emitidas a gran velocidad en línea recta por cuerpos luminosos. La dirección de propagación de estas partículas recibe el nombre de rayo luminoso.

• Propagación rectilínea: La luz se propaga en línea recta porque los corpúsculos que la forman se mueven a gran velocidad. 

• Reflexión: Se sabe que la luz al chocar contra un espejos se refleja.

• Refracción: El hecho de que la luz cambie la velocidad en medios de distinta densidad, cambiando la dirección de propagación, tiene difícil explicación con la teoría corpuscular.

Según esta teoría la luz se propagaría con mayor velocidad en medios más densos. Es uno de los puntos débiles de la teoría corpuscular.

Teoría ondulatoria

Fue idea del físico holandés C. Huygens. La luz se propaga mediante ondas mecánicas emitidas por un foco luminoso. La luz para propagarse necesitaba un medio material de gran elasticidad, impalpable que todo lo llena, incluyendo el vacío, puesto que la luz también se propaga en él. A este medio se le llamó éter.
La teoría ondulatoria explica perfectamente los fenómenos luminosos mediante el llamado principio de Huygens. Además según esta teoría, la luz se propaga con mayor velocidad en los medios menos densos.
La teoría corpuscular era inadecuada para explicar el hecho de que dos rayos luminosos, al incidir en un punto pudieran originar oscuridad.

Naturaleza dual de la luz

Apareció un grave estado de incomodidad al encontrar que la luz se comporta como onda electromagnética en los fenómenos de propagación, interferencias y difracción y como corpúsculo en la interacción con la materia.

No hay por qué aferrarse a la idea de incompatibilidad entre las ondas y los corpúsculos, se trata de dos aspectos diferentes de la misma cuestión que no solo no se excluyen sino que se complementan.

4. Tª Mecánico ondulatoria (Broglie, 1924)

La dualidad onda-corpúsculo, también llamada dualidad onda-partícula, postula que todas las partículas presentan propiedades de onda y partícula.

Actualmente se considera que la dualidad onda-partícula es un “concepto de la mecánica cuántica” según el cual no hay diferencias fundamentales entre partículas y ondas: “las partículas pueden comportarse como ondas y viceversa”.

5. Propiedades de la luz:

• Transmisión: La dispersión determina la iluminación natural, así como las aberraciones cromáticas.
• Reflexión: Cuando la luz es reflejada por una superficie, un porcentaje de dicha luz se pierde debido al fenómeno de la absorción. La relación entre la luz reflejada y la luz incidente se denomina reflectancia de la superficie, y generalmente depende de la longitud de onda.
  Se distinguen tres tipos de reflexiones: reflexión especular, reflexión difusa y reflexión mixta.
  En esta propiedad se fundamentan los sistemas reflectores de los aparatos de alumbrado.
• Refracción: Se refiere a la observación de que el haz transmitido en un medio transparente, justamente al pasar la frontera, cambia de dirección. Cuando la luz pasa de un medio transparente a otro se produce un cambio en su dirección debido a la distinta velocidad de propagación que tiene la luz en los diferentes medios materiales.
• Absorción: Cuando la luz llega a una superficie u objeto, éste puede absorber toda o parte de esa luz.
• Difusión: Índice de la luz reflejada distribuida con relación a la luz total reflejada.
• Dispersión: La dispersión determina la iluminación natural, así como las aberraciones cromáticas.
• Difracción: Cuando la luz pasa por aberturas o bordea obstáculos se producen fenómenos que contradicen la propagación rectilínea, estos fenómenos, que aparecen más acentuados a medida que los obstáculos y las aberturas se hacen más pequeños son una consecuencia natural del carácter ondulatorio de la luz.
• Polarización: En el caso de que las partículas alcanzadas por la onda tengan varias direcciones de vibración, es posible que al pasar por un filtro determinado solo se propaguen las vibraciones de determinada dirección, es decir la onda se polariza.
• Interferencia: La interferencia es la concurrencia de dos ondas en un punto del espacio. El resultado que se obtiene es otra onda, que es combinación de las ondas concurrentes.