La luz es un tipo de energía mediante la cual se hacen
visibles los objetos que nos rodean. Se transmite en forma de ondas
transversales.
TEORÍAS SOBRE LA LUZ
El concepto de luz ha cambiado con el tiempo. En diversas
épocas han surgido teorías que explican ciertos fenómenos observados. Las más
importantes se describen a continuación.
Teoría corpuscular
La teoría corpuscular o de emisión fue desarrollada en el
siglo XVIII por Isaac Newton (1642-1727), físico, matemático y astrónomo ingles
que formulo las leyes básicas de la mecánica. La teoría corpuscular indica que
la luz está formada por corpúsculos (partículas) emitidos por cuerpos luminosos
como una llama o el sol.
Cuando estos corpúsculos de masa insignificante que viajan
en línea recta chocan con la retina, se produce una sensación luminosa que se
interpreta como visión. Esta teoría explicaba su forma de propagación y el
fenómeno de reflexión de la luz.
Teoría ondulatoria de Huygens
La teoría ondulatoria fue propuesta en 1678 por Christiaan
Huygens (1629- 1695), físico y astrónomo holandés, autor de importantes
investigaciones sobre óptica y dinámica. Huygens pensaba que la luz presentaba
analogías con el sonido, por lo que postulo que tenía un comportamiento de tipo
ondulatorio y que se propagaba en forma de ondas longitudinales. Para esto, la
luz requería un medio, y a esta sustancia desconocida se le llamo éter, que se
creía que formaba el espacio. En esa época surgieron problemas con la teoría
ondulatoria de Huygens, ya que no podía explicar cómo viajaba la luz en el
vacío, como lo hace la luz del sol y las estrellas.
Teoría electromagnética
La teoría electromagnética fue propuesta en 1873 por James
Clerk Maxwell (1831- 1879), físico ingles autor del electromagnetismo y cuyas
contribuciones son equiparables a las de Newton en la mecánica. Maxwell
demostró matemáticamente la existencia de campos eléctricos y magnéticos, los
cuales vibran uno respecto al otro de manera perpendicular conforme se propaga
la onda luminosa transversal, por lo que la luz no tendría que depender que
depender de un medio material para viajar.
Teoría cuántica
La teoría cuántica fue propuesta por Planck en 1902. Max
Plank (1858-1947), físico alemán, premio Nobel por sus estudios relacionados
sobre la teoría de los cuantos. El indicaba que en la emisión de luz por átomos
intervienen “saltos” de electrones, de un nivel de menor energía (mas interno)
a un nivel de mayor energía (mas externo), y solo es de manera momentánea , ya
que pronto regresan al lugar de donde partieron; a esta acción se le llama estado excitado y es precisamente en el
regreso cuando se emite un fotón, esto es , un impulso palpitante de radiación
electromagnética cuya frecuencia está asociada al salto que efectuó; puede
considerarse como un “corpúsculo” de energía pura, una “partícula” de luz
expulsada del átomo.
Comportamiento dual de la luz
Actualmente se acepta que la luz tiene una doble naturaleza:
se comporta como onda electromagnética al momento de propagarse y de forma corpuscular al
interactuar sobre la materia.
PROPIEDADES DE LA LUZ
La luz presenta las siguientes propiedades:
·
Se propaga en el vacío, así que no requiere
ningún medio para transmitirse. Lo anterior explica, por ejemplo, porque la luz
del Sol llega a la Tierra.
·
Se propaga en línea recta, a través de un mismo
medio y en todas direcciones a partir del cuerpo luminoso que la origina.
·
Se propaga a través de ondas transversales.
·
Su velocidad en el vacío es de 3000 km/s o
3x108 m/s
Es constante, independientemente del movimiento de la
Tierra. La magnitud de esta cifra significa que, en un segundo, un rayo
luminoso le da siete vueltas y media a la Tierra.
·
Presenta los fenómenos de reflexión, refracción,
interferencia, difracción y polarización.
FUENTES DE PRODUCCIÓN DE LUZ
Al observar los cuerpos a nuestro alrededor, encontraos que
algunos reflejan la luz y otras la emiten. Son fuentes productores de luz: el
Sol, una hoguera, lámparas y velas. El Sol es una fuente natural, mientras que
los demás son artificiales, a ambos se le denomina cuerpos luminosos. Los demás
cuerpos, que son los que reciben la luz, como un árbol, mesa, Luna y pelota, se
les llama cuerpos iluminados.
Fotometría
La fotometría es la parte de la óptica que determina la
intensidad de una fuente luminosa y la iluminación de las superficies. Es una
experiencia común que las lámparas no tienen la misma intensidad, de ahí que su
uso sea diferente; por ejemplo, las lámparas del alumbrado público, un foco
para una casa o un enorme reflector para vigilancia de cierto lugares.
La intensidad (I) es la cantidad de luz producida o emitida
por una fuente luminosa. Su unidad de medida es la candela (cd) y a lo que
incide por unidad se superficie se le llama iluminación €, cuya unidad es el
lux (lx),
(11x= 1cd / m2 )
Comercialmente se usa el watt (W).La equivalencia entre
ambas es 1 watt= 1.1 cd, así que un foco de 100 watts de los que se usan en las
casas equivale a 110 cd.
LEY DE ILUMINACION
Se cumple siempre que a mayor lejanía de la fuente luminosa,
menor será la iluminación, porque conforme la distancia crece, la cantidad de
luz emitida se tiene que repartir en una superficie cada vez mayor; por
ejemplo, un foco de 40 watts a una distancia de un metro de una superficie de mesa,
producirá cierta iluminación, a 2 m la iluminación se reducirá a una cuarta
parte y a 3 m la iluminación se reduce nueve veces. Se trata de la ley de iluminación, que establece que la
iluminación es directamente proporcional
a la intensidad de la fuente luminosa e inversamente proporcional al
cuadrado de la distancia que separa a la fuente y la superficie.
Hablando de la iluminación, la natural es la adecuada,
aunque si se utiliza la artificial durante la lectura o escritura, no se debe
llegar de forma directa, intensa, ni parpadear, ya que fatiga los ojos. La luz
recomendada debe estar entre 40 y 60 lx. Valores menores predisponen a la
miopía.
La ecuación para calcular la iluminación de una superficie
cuando incide los rayos de manera perpendicular y con cierta inclinación, se
muestra en la tabla:
ECUACIÓN DE LA LEY DE
LA ILUMINACIÓN
E= I / d2
E= (I) (cosθ)/d2
|
||
E
|
Iluminación de la superficie
|
lux (lx)
|
I
|
Intensidad de la fuente luminosa
|
candela (cd)
|
d
|
Distancia
|
m
|
θ
|
Angulo con que los rayos luminosos llegan a la superficie
|
(°)
grados
|
1 watt= 1.1 cd 1lx= 1cd/ m2
|
||