LA LUZ Y EL ESPECTRO
ELECTROMAGNÉTICO
LA 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 rapideces según el medio por el
que viaja. El cambio de dirección es mayor, cuanto mayor es el cambio de
rapidez, ya que la luz prefiere recorrer las mayores distancias en su
desplazamiento por el medio que vaya más rápido. La ley de Snell relaciona el
cambio de ángulo con el cambio de rapidez por medio de los índices de
refracción de los medios.
PROPAGACIÓN Y DIFRACCIÓN: Una de las propiedades de la luz más evidentes a simple vista es
que se propaga en línea recta. Lo podemos ver, por ejemplo, en la propagación
de un rayo de luz a través de ambientes polvorientos o de atmósferas saturadas.
La óptica geométrica parte de esta premisa para predecir la posición de la luz,
en un determinado momento, a lo largo de su transmisión. De la propagación de la luz y su encuentro
con objetos surgen las sombras. Si interponemos un cuerpo opaco en el camino de
la luz y 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, relativamente, sea más pequeño que el cuerpo, se producirá una
sombra definida. Si se acerca el foco al cuerpo surgirá una sombra en la que se
distinguen una región más clara denominada penumbra y otra más oscura
denominada umbr Sin embargo, la luz no siempre se propaga en línea recta.
Cuando la luz atraviesa un obstáculo puntiagudo o una abertura estrecha, el
rayo se curva ligeramente. Este fenómeno, denominado difracción, es el
responsable de que al mirar a través de un agujero muy pequeño todo se vea
distorsionado o de que los telescopios y microscopios tengan un número de
aumentos máximo. INTERFERENCIA: La forma
más sencilla de estudiar el fenómeno de la interferencia es con el denominado
experimento de Young que consiste en hacer incidir luz monocromática (de un
solo color) en una pantalla que tiene rendija muy estrecha. La luz difractada
que sale de dicha rendija se vuelve a hacer incidir en otra pantalla con una
doble rendija. La luz procedente de las dos rendijas se combina en una tercera
pantalla produciendo bandas alternativas claras y oscuras. El
fenómeno de las interferencias se puede ver también de forma natural en las
manchas de aceite sobre los charcos de agua o en la cara con información de los
discos compactos; ambos tienen una superficie que, cuando se ilumina con luz
blanca, la difracta, produciéndose una cancelación por interferencias, en
función del ángulo de incidencia de la luz, de cada uno de los colores que
contiene, permitiendo verlos separados, REFLEXIÓN Y DISPERSIÓN: Al
incidir la luz en un cuerpo, la materia de la que está constituido retiene unos
instantes su energía y a continuación la remite en todas las direcciones. Este
fenómeno es denominado reflexión. Sin embargo, en superficies ópticamente
lisas, debido a interferencias destructivas, la mayor parte de la radiación se
pierde, excepto la que se propaga con el mismo ángulo que incidió. Ejemplos
simples de este efecto son los espejos, los metales pulidos o el agua de un río
(que tiene el fondo oscuro).
La luz también se refleja por medio del fenómeno denominado
reflexión interna total, que se produce cuando un rayo de luz, intenta salir de
un medio en que su rapidez es más lenta a otro más rápido, con un determinado
ángulo. Se produce una refracción de tal modo que no es capaz de atravesar la
superficie entre ambos medios reflejándose completamente. Esta reflexión es la responsable
de los destellos en un diamante tallado. Cuando la luz es reflejada difusa e
irregularmente, el proceso se denomina dispersión. Gracias a este fenómeno
podemos seguir la trayectoria de la luz en ambientes polvorientos o en
atmósferas saturadas. 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 el agua o por el calcio que
contienen respectivamente.
POLARIZACIÓN: El fenómeno de la polarización se observa en unos cristales
determinados que individualmente son transparentes. Sin embargo, si se colocan
dos en serie, paralelos entre sí y con uno girado un determinado ángulo con
respecto al otro, la luz no puede atravesarlos. Si se va rotando uno de los
cristales, la luz empieza a atravesarlos alcanzándose la máxima intensidad
cuando se ha rotado el cristal 90° sexagesimal respecto al ángulo de total
oscuridad. También se puede obtener luz
polarizada a través de la reflexión de la luz. La luz reflejada está parcial o
totalmente polarizada dependiendo del ángulo de incidencia. El ángulo que
provoca una polarización total se llama ángulo de Brewster. Muchas gafas de sol
y filtros para cámaras incluyen cristales polarizadores para eliminar reflejos
molestos
EL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO
La naturaleza de la luz ha sido estudiada desde hace muchos años
por científicos tan notables como Newton y Max Plank. Para los astrónomos
conocer la radiación electromagnética es un elemento clave debido a que toda la
información que obtenemos de las estrellas nos llega a través del estudio de la
radiación que recibimos de ellas. Como se ha dicho antes la naturaleza de
la luz ha sido interpretada de diversas maneras. (BV, 2014)
CONCEPTOS RELATIVOS A LA
LUZ. COLOR.
La dualidad onda partícula de
la luz es una de las características de la luz menos comprendidas. De una parte
su naturaleza ondulatoria no ofrece ninguna duda por los fenómenos de
interferencia y, por otra parte, el comportamiento de la luz como partícula
deducido del efecto fotoeléctrico es curioso, porque yo no veo nada raro ni
ninguna partícula en una vibración que haga una bola saltar una pequeña barrera
en una superficie a partir de cierta energía. . La incógnita sigue siendo la
eterna pregunta de qué es la luz o si la luz tiene masa o no. Según la física
relativista y la Mecánica Cuántica un fotón de la luz es una
partícula sin masa. Claro que otro problema de laFísica Moderna es
que tampoco se sabe muy bien qué es la masa, y así sucesivamente. El concepto
de luz como una partícula abstracta parece más del ámbito de la filosofía que
de la ciencia. La definición de luz más adecuada de la Física Moderna sería
un campo de fuerzas matemático o abstracto que se reproduce a sí mismo en un
espacio vacío. Después hay todo tipo de singularidades, de incertidumbres y de
versiones. Desde viajes en el tiempo hasta efectos de otras dimensiones. La
falta de un concepto claro de la luz y la masa se agrava con la famosa ecuación
de Einstein de transformación de masa en energía y viceversa E = m c². El
cerebro acaba por creérselo literalmente y parece que son DOS COSAS TOTALMENTE INTERCAMBIABLES Y QUE LA
NATURALEZA DE LA LUZ Y DE LA MASA DEBE SER LA MISMA.
LA LUZ EN LOS FENÓMENOS DE
CREACIÓN DE MASA Y ONDINA.
La masa para el Modelo
Estándar de la Mecánica Cuántica es un misterio y,
ahora que se ha encontrado la partícula de Higgs, que se supone es
la que aporta la masa a las partículas con masa, el misterio continúa.
En la Mecánica Global, la
masa será la materia reticular comprimida debido a la energía electromagnética
o energía de torsión transversal sobre la globina. Así, la energía de torsión
se transforma en energía reversible de compresión y energía de tensión de la
curvatura longitudinal o energía potencial gravitatoria. La transformación de
globina en masa es simultánea con la transformación de un tipo de energía
elástica en otro. La ondina es
un tipo de masa, por ser materia comprimida, muy inestable que se corresponde con
los electrones. Para desplazarse de una órbita a otra los electrones se
convierten en energía electromagnética hasta que se vuelve a comprimir la
materia reticular, relajando las diferencias de la tensión transversal y
consiguiendo un nuevo punto de equilibrio gravito-magnético. La teoría del todo
incorpora una nueva teoría del átomo con las características citadas de los
electrones.
La luz visible, es decir las ondas
electromagnéticas para las cuales el ojo humano esta adaptado, se encuentran
entre longitudes de onda de 400 nm (violeta) y 700 nm (rojo). Como lo
predijeron las ecuaciones de Maxwell existen longitudes de onda por encima y
por debajo de estos límites. Estas formas de "luz invisible" se han
encontrado y organizado de acuerdo a sus longitudes de onda en el espectro
electromagnético. Si las ondas electromagnéticas se organizan en un continuo de
acuerdo a sus longitudes obtenemos el espectro electromagnético en donde las
ondas más largas (longitudes desde metros a kilómetros) se encuentran en un
extremo (Radio) y las más cortas en el otro (longitudes de onda de una
billonésima de metros) (Gamma).
CUALIDADES DE LA LUZ
SISTEMA VISUAL HUMANONIZACIÓN DE LOS FLUIDOS.
Según su comportamiento ante la luz,
los medios se pueden clasificar en:
• Transparentes: Dejan pasar una gran parte de la luz que les llega y permiten ver los
objetos a través de ellos. Ejemplos: Agua, aire y vidrio. • Opacos: No dejan
pasar la luz. Ejemplos: Madera y metal.
• TRANSLÚCIDOS: Sólo dejan pasar una parte de la luz que reciben. Los objetos
visibles se muestran borrosos a través de ellos. Ejemplos: Vidrio esmerilado y
algunos plásticos
La luz es una onda que se propaga en las tres direcciones del espacio. Para
estudiar sus efectos se emplean líneas perpendiculares a las ondas, que indican
la dirección de propagación. Es lo que denominamos rayos. En un medio que sea
homogéneo, la luz se propaga en línea recta, lo cual explica la formación de
sombras y penumbras. Por ello, cuando iluminamos un objeto con un foco grande y
observamos la imagen en una pantalla podemos distinguir:
- Zona de sombra, que no recibe ningún rayo.
- Zona de penumbra, que recibe sólo parte de los rayos.
- Zona iluminada, que recibe todos los rayos que proceden del foco de luz.
De esta forma se pueden explicar el eclipse de Sol y el eclipse de Luna.
EL SISTEMA VISUAL HUMANO ESTÁ COMPUESTO POR:
EL OJO: El ojo humano puede
considerarse un sistema óptico (conjunto de superficies que separan medios con
diferente índice de refracción), que permite formar la imagen de objetos
exteriores en el plano de la retina. En cierto modo podemos asimilar el ojo
humano a una cámara fotográfica convencional, en la que el plano en el que se
sitúa el sensor de imagen (o la película fotográfica, en el caso de las cámaras
más antiguas) se corresponde con la retina. La córnea y el cristalino son los
dos componentes ópticos del ojo humano que modifican las trayectorias de la luz
haciendo que la imagen se forme en el plano retiniano, como hacen las lentes
que constituyen el objetivo de una cámara fotográfica. Entre la córnea y el
cristalino hay una sustancia líquida llamada humor acuoso. Antes del cristalino
tenemos el iris, cuya abertura central (pupila) puede variar de tamaño, lo que
permite regular la cantidad de luz que entra en el ojo. El humor vítreo es una
sustancia gelatinosa que ocupa el 80% del globo ocular: toda la zona
comprendida entre el cristalino y la retina. La zona de la retina que permite una
visión con el máximo detalle o resolución se conoce con el nombre de fóvea. Las
señales producidas cuando la luz actúa sobre los pigmentos existentes en los
fotorreceptores de la retina salen del ojo por medio del nervio óptico, que
agrupa alrededor de un millón de fibras para cada retina.
RADIACIONES NO
IONIZANTES.-RADIACIONES IONIZANTES.
CLASIFICACIÓN DE LAS RADIACIONES
·
RADIACIONES
IONIZANTES. Corresponden a
las radiaciones de mayor energía (menor longitud de onda) dentro del espectro
electromagnético. Tienen energía suficiente como para arrancar electrones de
los átomos con los que interaccionan, es decir, para producir ionizaciones.
·
RADIACIONES
NO IONIZANTES. Son
aquellas que no poseen suficiente energía para arrancar un electrón del átomo,
es decir, no son capaces de producir ionizaciones.
RADIACIONES NO IONIZANTES: Las radiaciones no ionizantes son de baja energía, es decir, no son capaces de ionizar la
materia con la que interaccionan. Estas radiaciones se pueden clasificar en dos
grandes grupos:
RADIACIONES ELECTROMAGNÉTICAS. A este grupo pertenecen las
radiaciones generadas por las líneas de corriente eléctrica o por campos
eléctricos estáticos. Otros ejemplos son las ondas de radiofrecuencia,
utilizadas por las emisoras de radio y las microondas utilizadas en
electrodomésticos y en el área de las telecomunicaciones.
RADIACIONES ÓPTICAS. Pertenecen a este grupo los
rayos infrarrojos, la luz visible y la radiación ultravioleta.
El Sol proporciona la energía
necesaria para que exista vida en la Tierra. El Sol emite radiaciones a lo
largo de todo el espectro electromagnético, desde el infrarrojo hasta el
ultravioleta. No toda la radiación solar alcanza la superficie de la Tierra, porque
las ondas ultravioletas más cortas son absorbidas por los gases de la
atmósfera, fundamentalmente por el ozono.
TIPOS DE RADIACIÓN EMITIDA POR EL SOL
INFRARROJA. Esta parte del espectro está
compuesta por rayos invisibles que proporcionan el calor que permite mantener
la Tierra caliente.
visible. Esta parte del espectro, que
puede detectarse con nuestros ojos, nos permite ver y proporciona la energía a
las plantas para producir alimentos mediante la fotosíntesis.
ULTRAVIOLETA. No podemos ver esta parte del
espectro, pero puede dañar nuestra piel si no está bien protegida, pudiendo
producir desde quemaduras graves hasta cáncer de piel.
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