Fenomenos luminosos, Apuntes de Física

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BENEMÉRITA UNIVERSIDAD

AUTÓNOMA DE PUEBLA

Preparatoria: Lic. Benito Juárez García

Física

Fenómen

os

Luminos

os

Introducción Existe una confianza muy grande en el valor de verdad de la información obtenida por los ojos. Se dice "ver para creer" dando por seguro que no es posible ser engañados por este sentido. La luz tiene una importancia fundamental en la vida del hombre. El sentido de la vista es el que más influye en la capacidad de interacción con el entorno. Se buscarán explicaciones para algunos fenómenos cotidianos y para otros no tan evidentes aunque igualmente accesibles a la observación además de sus propiedades que esta posee. La parte de la física que estudia los fenómenos asociados con la luz se denomina Óptica. Se aplica a un sector del espectro electromagnético que abarca las longitudes de onda visibles a los ojos y sus alrededores próximos, es decir las zonas del ultravioleta y del infrarrojo. ¿Qué es la luz? Lo que llamamos luz es la parte del espectro electromagnético que puede ser percibido por el ojo humano. Existen, aparte de la luz, diversas formas de radiación electromagnética en el universo, que se propaga por el espacio y transporta energía de un lugar a otro (como la radiación ultravioleta o los rayos x), pero a ninguna de ellas podemos percibirlas naturalmente. La luz visible está compuesta por fotones (del vocablo griego phos, “luz”), un tipo de partículas elementales que carecen de masa. Los fotones se comportan de manera dual: como ondas y como partículas. Esta dualidad dota a la luz de propiedades físicas singulares.

La historia de la luz

La naturaleza de la luz es un tema que fascinó a los científicos y filósofos durante siglos y que los trajo de cabeza hasta principios del siglo XX, cuando se desarrolló el campo de la física cuántica. Antes del s. XVIII se creía que la luz estaba formada por partículas pequeñas, teoría que permitía explicar los efectos ya conocidos de la refracción y la reflexión. Isaac Newton fue uno de los que desarrolló una teoría corpuscular de la luz que tardaría muchos años en cuestionarse debido al gran prestigio de su autor. Pero entonces en el s.XIX, Thomas Young realizó el famoso experimento de la doble rendija que le permitió observar la interferencia producida por Thomas Young

o transparentes, si casi toda la luz que incide sobre ellos, denominada luz incidente, los atraviesa; o traslúcidos, si solo los atraviesa una parte de la luz incidente. o opacos, cuando la porción de luz que logra pasar es mínima.

Curiosidades:

֎ La velocidad en el vacío de la luz es un valor constante universal, c (299 792 458 m/s). Este valor es el mismo medido desde cualquier sistema de referencia inercial, lo cual es una de las bases de la teoría de la relatividad de Einstein. Además, esta es la velocidad más alta a la que se puede desplazar cualquier cosa, ya sea energía, materia o información. ֎ La luz natural está formada por un gran conjunto de ondas electromagnéticas de diferentes frecuencias (espectro electromagnético). Estas se pueden separar en las diferentes componentes que la forman mediante espectroscopios. ֎ Cada elemento emite luz con unas frecuencias particulares que son diferentes para cada uno de los elementos y que dependen de qué forma cada tipo de átomo. ֎ Se considera luz a todo el espectro electromagnético, desde las ondas de radio, hasta los rayos gamma. ֎ El ser humano solo puede detectar la luz del espectro visible (entre los 430 THz y los 770 THz de frecuencia aproximadamente). ֎ La luz se deforma al pasar sobre un espacio curvo, o lo que es lo mismo, a la luz le “afecta” la gravedad. Por ello los agujeros negros son capaces de atrapar la luz. ֎ La luz generalmente es una onda esférica. ֎ Los láseres emiten luz con casi una única frecuencia (luz monocromática). ֎ El efecto Doppler también ocurre para la luz. ֎ Espectro de emisión del Neón en el que se observan los colores en los que emite. En las zonas oscuras no se emite luz. Propiedades de la luz

Elementos de óptica geométrica

La óptica geométrica se basa en el concepto de rayo luminoso, asociado a la idea de la dirección en que se propagan las ondas. Los rayos se trazan perpendiculares a los frentes de onda y apuntando en el sentido de su propagación. La geometría es la herramienta teórica que permite realizar la representación e interpretación de algunos hechos

Una característica importante dentro de los límites de validez de este modelo es que el camino que sigue la luz entre dos puntos es el mismo en cualquier sentido que se lo recorra, es decir, a la ida y a la vuelta. A este hecho se lo llama reversibilidad del camino óptico.

La reflexión de la luz

Solo es posible ver los objetos si es que la luz proveniente de alguna fuente se refleja en su superficie y llega hasta los ojos. Se llama reflexión al fenómeno por el cual la onda electromagnética, al llegar a una superficie que separa dos medios, como la superficie de un vidrio que lo separa del aire, vuelve a aquél por el que viajaba. Este fenómeno puede ser explicado, siguiendo el modelo geométrico, por dos leyes sencillas Primera ley de la Reflexión : El rayo incidente, la normal y el rayo reflejado están en un mismo plano. Segunda ley de la Reflexión : El ángulo de incidencia (αi )es igual al ángulo de reflexión (αr), esi )es igual al ángulo de reflexión (αi )es igual al ángulo de reflexión (αr), esr), es decir,

αii = αir

Las leyes de la reflexión fueron enunciadas, casi en su forma actual, en el siglo XVII por el físico Al-Haitham, (965- 1039) conocido en occidente como Alhazen. Se llama rayo incidente al que llega al espejo y rayo reflejado al que vuelve. La normal es la recta perpendicular al espejo y coplanar con los rayos, trazada por el punto de incidencia. Entre su dirección y la de los rayos se miden los ángulos de incidencia y de reflexión. Los cuerpos reflejan la luz que reciben en muy variadas direcciones; esto por qué se pueden observar desde ángulos tan variados. Esta clase de reflexión se conoce con el nombre de reflexión difusa o, simplemente, difusión de la luz. Su explicación se encuentra en que la superficie de los cuerpos es frecuentemente muy irregular. Observadas en detalle, con un instrumento de aumento, por ejemplo, muestran muchas caras orientadas al azar. La reflexión que se realiza en los espejos se llama especular. Para que un objeto se transforme en espejo hay que lograr alisar la superficie, lo que se consigue por ejemplo con la técnica de pulido

Luz solar y luz artificial

La fuente de luz tradicional de la humanidad ha sido la proveniente del Sol, que nos irradia constantemente con luz visible, calor, luz ultravioleta y radiaciones de otros tipos. La luz solar es indispensable para la fotosíntesis y para mantener la temperatura del planeta dentro de rangos compatibles con la vida. Es semejante a la luz que observamos de las otras estrellas de la galaxia, aunque se encuentren a miles de millones de kilómetros de distancia,. Desde épocas muy tempranas el ser humano ha intentado imitar esa fuente de luz natural. Inicialmente lo hizo mediante el dominio del fuego, con antorchas y fogatas que requerían de materiales combustibles y eran poco duraderas. Posteriormente utilizó velas de cera que ardían de manera controlada, y mucho después creó farolas que quemaban aceite u otros hidrocarburos, dando origen a la primera red de iluminación urbana, que luego fue reemplazada por gas natural. Eventualmente se llegó al uso de electricidad, su versión más segura y eficaz.

Fuente:

https://concepto.de/luz/#ixzz6IOiUeelj https://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Snell http://clasemaestrainnovacin-yenny.blogspot.com/2011/11/la-luz-y-fenomenos-luminosos.html https://concepto.de/luz/ http://servicios.abc.gov.ar/lainstitucion/revistacomponents/revista/archivos/textos- escolares2007/CFS-ES4-1P/archivosparadescargar/CFS_ES4_1P_u14.pdf nusgrem.es/la-historia-de-la-luz-y-sus-cualidades/ https://concepto.de/luz/#ixzz6IOutTknN