{"id":16374,"date":"2021-10-04T02:35:45","date_gmt":"2021-10-04T07:35:45","guid":{"rendered":"https:\/\/niixer.com\/?p=16374"},"modified":"2021-10-07T11:54:15","modified_gmt":"2021-10-07T16:54:15","slug":"luz-naturaleza-y-caracteristicas","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/niixer.com\/index.php\/2021\/10\/04\/luz-naturaleza-y-caracteristicas\/","title":{"rendered":"La Luz: su naturaleza y caracter\u00edsticas \u00f3pticas."},"content":{"rendered":"\n

La Luz en teor\u00eda se entiende como aquella radiaci\u00f3n que al penetrar en el ojo humano produce una sensaci\u00f3n visual, siendo una onda electromagn\u00e9tica de frecuencia mayor y longitud menor que es emitida por cuerpos luminosos, absorbida por otros cuerpos y  propagada en el vac\u00edo. Para comprender mejor sus fen\u00f3menos y naturaleza es importante conocer a profundidad conceptos relacionados con la f\u00edsica de la luz, y por ende la rama que la estudia, por lo tanto a continuaci\u00f3n detallaremos aspectos fundamentales de la \u00f3ptica, sus fen\u00f3menos e incidencia en la vida cotidiana.<\/p>\n\n\n\n

Naturaleza de la luz: ondas y fen\u00f3menos de refracci\u00f3n.<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Iniciando con el estudio de la naturaleza de la luz, se ha descrito que la luz se comporta como una onda electromagn\u00e9tica seg\u00fan el f\u00edsico ingles Clerk Maxwell (1831 \u2013 1879)  el cual defini\u00f3 que este tipo de onda es una perturbaci\u00f3n del campo el\u00e9ctrico E \u2192 y el magn\u00e9tico B \u2192 que se propaga en el espacio a la velocidad constante de la luz<\/a>. Se trata de ondas transversales en las que el campo el\u00e9ctrico y el magn\u00e9tico, en fase<\/a>, son perpendiculares entre s\u00ed y, a su vez, perpendiculares a la direcci\u00f3n de propagaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

Una de las caracter\u00edsticas de las ondas electromagn\u00e9ticas a diferencia de las mec\u00e1nicas es que las primeras pueden propagarse en el vac\u00edo, adem\u00e1s de hacerlo en el aire o materiales s\u00f3lidos, esto ocurre en las ondas luminosas en las cuales la velocidad de propagaci\u00f3n depende de la permeabilidad electromagn\u00e9tica del medio, por ejemplo:<\/p>\n\n\n\n

Medio<\/td>Velocidad (Km\/s)<\/td><\/tr>
Vac\u00edo<\/td>300.000<\/td><\/tr>
Fibra \u00f3ptica<\/td>200.00<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

Dentro de la diversidad de ondas electromagn\u00e9ticas  seg\u00fan su frecuencia y longitud de onda. La luz visible es una parte de estas y se puede ubicar dentro del llamado espectro electromagn\u00e9tico<\/strong> es cual organiza todas las frecuencias o longitudes de onda en que puede descomponerse la radiaci\u00f3n electromagn\u00e9tica. En este se establecen siete zonas ordenadas de menor a mayor frecuencia como: las ondas de radio, las microondas, los infrarrojos, la luz visible<\/strong>, los ultravioleta, los rayos X y los rayos gamma.<\/p>\n\n\n\n

De acuerdo con esto, en la siguiente imagen se puede comprender a la luz visible en relaci\u00f3n con la frecuencia de oscilaci\u00f3n con respecto a las dem\u00e1s ondas.<\/p>\n\n\n\n

\"\"
Elquimico. (2013). Las Ondas Electromagn\u00e9ticas<\/em> [Imagen]. quimicayalgomas.com.
https:\/\/quimicayalgomas.com\/fisica\/las-ondas-electromagneticas\/<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Ondas luminosas<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Para continuar  hablando de la naturaleza y caracter\u00edsticas de la luz, como se vio anteriormente las ondas luminosas tienen caracter\u00edsticas como la intensidad y el color. La intensidad se mide en Candelas (cd) y permite establecer la cantidad de luz en determinado lugar con relaci\u00f3n a la unidad de superficie.<\/p>\n\n\n\n

Lugar<\/td>cd\/pie2<\/td><\/tr>
<\/td><\/td><\/tr>
D\u00eda soleado<\/td>9.000<\/td><\/tr>
D\u00eda nublado<\/td>1.000<\/td><\/tr>
Oficina<\/td>100<\/td><\/tr>
Luna llena<\/td>0,01<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

As\u00ed mismo en cuanto a la intensidad luminosa se encuentra el \u00edndice de re\ufb02ectancia que mide la cantidad de luz re\ufb02ejada en un objeto.<\/p>\n\n\n\n

Objeto<\/td>\u00cdndice de Re\ufb02ectancia<\/td><\/tr>
<\/td><\/td><\/tr>
Nieve<\/td>0,93<\/td><\/tr>
Plata<\/td>0,90<\/td><\/tr>
Pintura blanca<\/td>0,80<\/td><\/tr>
Acero inoxidable<\/td>0,65<\/td><\/tr>
Terciopelo negro<\/td>0,01<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

Por ultimo en lo que respecta al color de la luz, este depende de la frecuencia de la onda luminosa, mientras m\u00e1s grande sea la longitud de onda, menor es la frecuencia, y viceversa. La longitud de onda tiene diferentes valores seg\u00fan el color de la luz, como se ve en la imagen, que van desde aproximadamente 350 nm para el violeta hasta 650 nm para el rojo. En este sentido podemos distinguir entre luces monocrom\u00e1ticas y luces multicrom\u00e1ticas Esta es la escala de colores del espectro visible:<\/p>\n\n\n\n

\"\"
Gonz\u00e1lez V. (2016). La Luz<\/em>. Universidad de Almer\u00eda [Imagen].
https:\/\/w3.ual.es\/~vruiz\/Docencia\/Apuntes\/Perception\/The_light\/index.html<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Ahora que ya se han descrito las caracter\u00edsticas y naturaleza de la luz, es momento de comprender como la luz se comporta en los diferentes sistemas \u00f3pticos para identificar aspectos claves de la visi\u00f3n y sus aplicativos en la vida cotidiana, para esto abordaremos una serie de conceptos que dan sentido a otra rama de la f\u00edsica, la \u00f3ptica.<\/p>\n\n\n\n

\u00bfQu\u00e9 es la \u00f3ptica?<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Desde la f\u00edsica se refiere al estudio de la luz y los fen\u00f3menos de la visi\u00f3n, se divide en dos, la primera es la \u00f3ptica f\u00edsica<\/a> <\/strong>la cual estudia las propiedades de la luz y sus caracter\u00edsticas que explican los fen\u00f3menos de interferencia, difracci\u00f3n y polarizaci\u00f3n, la segunda es la \u00f3ptica geom\u00e9trica<\/strong> la cual se expresa en relaci\u00f3n con los rayos luminosos y la trayectoria de estas part\u00edculas para explicar su propagaci\u00f3n y efectos como la reflexi\u00f3n y refracci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

En este orden de ideas, para facilitar la comprensi\u00f3n de los fen\u00f3menos de la \u00f3ptica geom\u00e9trica es importante conocer t\u00e9rminos referentes a la posici\u00f3n de una imagen con relaci\u00f3n a un objeto como se ve en la siguiente figura.<\/p>\n\n\n\n

\"\"
Intef. (2000). \u00d3PTICA GEOM\u00c9TRICA<\/em> [Imagen]. Intef.
http:\/\/acacia.pntic.mec.es\/~jruiz27\/elementos.htm<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

En este ejemplo el eje \u00f3ptico<\/strong> corresponde a una l\u00ednea imaginaria que recorre el centro de un sistema \u00f3ptico y forma un \u00e1ngulo recto con el plano de la imagen, la luz que recorre este eje no se refracta y por lo tanto transita sin distorsi\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

El dioptrio<\/strong> es una superficie que separa dos medios transparentes de distinto \u00edndice de refracci\u00f3n. Su funci\u00f3n es refractar  la luz<\/em> haciendo que los rayos var\u00eden su trayectoria. Seg\u00fan su forma puede ser esf\u00e9rico o plano<\/p>\n\n\n\n

En relaci\u00f3n con la posici\u00f3n encontramos el espacio objeto<\/strong>, el cual queda a la izquierda del dioptrio y el espacio imagen<\/strong> que corresponde al espacio de la derecha del dioptrio<\/p>\n\n\n\n

En cuanto a la imagen, esta se construye a partir de tres rayos de luz principales que atraviesan el objeto y lo refractan sobre el dioptrio, el primero, el rayo<\/strong> paralelo <\/strong>al eje \u00f3ptico que inicia desde la parte superior del objeto y despu\u00e9s de refractarse pasa por el foco imagen. A su vez el rayo focal<\/strong> inicia de la parte superior del objeto y pasa por el foco objeto, con lo cual al refractarse sale de manera  paralela al foco imagen. El tercero es el rayo radial<\/strong> que inicia desde la parte superior del objeto y est\u00e1 dirigido hacia el centro de curvatura del dioptrio. Este rayo no se refracta y contin\u00faa en la misma direcci\u00f3n ya que el \u00e1ngulo de incidencia es igual a cero.<\/p>\n\n\n\n

De acuerdo con esto se puede establecer el tipo de imagen resultante, de acuerdo a la direcci\u00f3n de los rayos refractados. Es decir la imagen real<\/strong> est\u00e1 conformada por dos rayos refractados convergentes y podr\u00e1 ser observada en una pantalla. Por el contrario la imagen virtual <\/strong>se origina si se toma por las prolongaciones de dos rayos refractados divergentes, como se observa en la siguiente figura.<\/p>\n\n\n\n

\"\"
Moreno D. (2015). Ojos para lo infinitesimal II. La doma de la luz<\/em> [Imagen]. principia.io.
https:\/\/principia.io\/2015\/03\/26\/ojos-para-lo-infinitesimal-ii-la-doma-de-la-luz.IjU1Ig\/<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

En este sentido, si se observa la imagen desde un lente c\u00f3ncavo y el objeto est\u00e1 ubicado m\u00e1s all\u00e1 del centro de curvatura, se obtendr\u00e1 una imagen real invertida m\u00e1s peque\u00f1a que el objeto<\/p>\n\n\n\n

Pero si el objeto se ubica entre el centro de la curvatura y el foco, se obtendr\u00e1 una imagen real invertida m\u00e1s grande que el objeto<\/p>\n\n\n\n

Ahora bien si el objeto se encuentra ubicado sobre el centro de la curvatura se generar\u00e1 una imagen virtual invertida del mismo tama\u00f1o del objeto.<\/p>\n\n\n\n

Por otro lado, si el objeto se encuentra ubicado entre el foco y el centro del espejo se obtendr\u00e1 una imagen virtual derecha y m\u00e1s grande que el objeto, un ejemplo cercano de estos tipos de im\u00e1genes es a trav\u00e9s de la observaci\u00f3n de objetos a trav\u00e9s de una lupa.<\/p>\n\n\n\n

Leyes de reflexi\u00f3n y refracci\u00f3n<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Continuando con la descripci\u00f3n de las propiedades geom\u00e9tricas de la luz, como lo son la reflexi\u00f3n y refracci\u00f3n, estas son explicadas por el modelo corpuscular de Newton, quien en 1704 expres\u00f3 que la luz est\u00e1 compuesta por part\u00edculas que son emitidas por cuerpos luminosos, estas chocan contra cuerpos receptores y generan efectos en el ambiente. En este sentido se pueden explicar estos fen\u00f3menos a trav\u00e9s de dos leyes fundamentales que se describir\u00e1n a continuaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

Reflexi\u00f3n de la luz<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

La luz se refleja cuando los rayos luminosos chocan con un medio de diferente densidad y retornan al medio inicial. Es decir cuando una onda luminosa llega a una frontera entre dos medios, una parte de la onda, o toda, rebota hacia el primer medio. Para esto es importante que la superficie en la cual se refleje la luz sea lo suficientemente r\u00edgida, por ejemplo algunos metales,  para que la energ\u00eda de la luz no pueda propagarse y se pueda reflejar. En este sentido existen dos leyes.<\/p>\n\n\n\n

1\u00ba ley de la reflexi\u00f3n: establece que el rayo incidente, la normal y el rayo reflejado est\u00e1n en un mismo plano.<\/p>\n\n\n\n

2\u00ba ley de la reflexi\u00f3n: establece que el \u00e1ngulo incidente y el \u00e1ngulo reflejado tienen el mismo valor, con respecto a la normal. Entendiendo la normal como una l\u00ednea recta perpendicular a 90\u00b0 a la superficie reflectora.<\/p>\n\n\n\n

\"\"
Instituto Claret. (2020). Reflexi\u00f3n de la luz<\/em> [Imagen]. Instituto Claret
https:\/\/institutoclaret.cl\/wp-content\/uploads\/2020\/11\/FCA-1\u00ba-medio-Gu\u00eda-16-al-27-de-noviembre.pdf<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

La reflexi\u00f3n puede ser especular o difusa, la primera ocurre cuando un haz de luz de rayos paralelos recae sobre una superficie plana y lisa, y los rayos reflejados contin\u00faan siendo paralelos, como pasar\u00eda en una imagen de espejo. La segunda ocurre cuando un haz de luz de rayos paralelos recae sobre una superficie \u00e1spera y rugosa, en cuyo caso los rayos reflejados ya no son paralelos, sino en todas direcciones, como pasar\u00eda con la luz sobre el pavimento.<\/p>\n\n\n\n

Refracci\u00f3n de la luz<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Por otro lado tenemos la ley de la refracci\u00f3n de la luz, descubierta en 1621 por Willebrod Snell (1591-1626), esta ley un pilar fundamental de la \u00f3ptica geom\u00e9trica y argumenta la formaci\u00f3n de im\u00e1genes con lentes y espejos. Esta ley refiere que: \u201cel cociente de los senos de los \u00e1ngulos de incidencia y de refracci\u00f3n, respectivamente, es igual a una constante caracter\u00edstica del medio, n<\/em>, lo cual corresponde al \u00edndice de refracci\u00f3n. Esto se puede representar por la siguiente formula:<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure><\/div>\n\n\n\n

donde Sen\u1dbf1<\/sub> es el \u00e1ngulo de incidencia y  Sen\u1dbf2<\/sub> es el \u00e1ngulo de refracci\u00f3n, respectivamente, que se miden con respecto a una l\u00ednea imaginaria perpendicular a la superficie como se muestra en la figura 2.<\/p>\n\n\n\n

\"\"
Bibliotecadigital del ilce. (2012). LA \u00d3PTICA INSTRUMENTAL<\/em> [Imagen]. Instituto Latinoamericano de la comunicaci\u00f3n Educativa.
http:\/\/bibliotecadigital.ilce.edu.mx\/sites\/ciencia\/volumen2\/ciencia3\/084\/imgs\/optr019.gif<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

De acuerdo con esto Snell estableci\u00f3 el \u00cdndice de refracci\u00f3n como la relaci\u00f3n que existe entre la velocidad de la luz en el vac\u00edo y la velocidad de la luz en un medio determinado, este \u00edndice se obtiene de la formula n=c\/v donde n es el \u00edndice de refracci\u00f3n, c es la velocidad de la luz en el vac\u00edo (aire) y V corresponde a la velocidad de la luz en un medio (agua, aceite, vidrio, etc.) Esta ley nos afirma que el \u00edndice de refracci\u00f3n es mayor en cuanto m\u00e1s denso sea el material.<\/p>\n\n\n\n

Como hemos visto anteriormente, estas leyes y fen\u00f3menos de la luz y sus propiedades son aplicables por la \u00f3ptica en numerosas aplicaciones cotidianas, lo cual le ha permitido al hombre dise\u00f1ar y comprender sistemas \u00f3pticos que amplifican la visi\u00f3n o facilitan las tareas en la ciencia, la industria y la vida diaria. Para abordar mejor este tema mencionaremos la f\u00edsica de los lentes y su aplicaci\u00f3n en cuatro de los instrumentos \u00f3pticos m\u00e1s relevantes.<\/p>\n\n\n\n

<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n
\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Autor: <\/strong>Andres Barriga Urzola<\/p>\n\n\n\n

Editor: <\/strong>Carlos Iv\u00e1n Pinz\u00f3n Romero.<\/p>\n\n\n\n

C\u00f3digo: <\/strong>UCCG-7-2.<\/p>\n\n\n\n

Universidad: <\/strong>Universidad Central<\/a>.<\/p>\n\n\n\n

Fuentes:<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Wikipedia. (2021). Prisma (\u00f3ptica)<\/em>. Fundaci\u00f3n Wikipedia Inc. https:\/\/es.wikipedia.org\/wiki\/Prisma_(\u00f3ptica)<\/p>

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FotoNostra. (2021). Eje \u00f3ptico<\/em>. FotoNostra. https:\/\/www.fotonostra.com\/glosario\/ejeoptico.htm<\/p>

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Intef. (2000). \u00d3PTICA GEOM\u00c9TRICA [Imagen]. Intef. http:\/\/acacia.pntic.mec.es\/~jruiz27\/elementos.htm<\/p>

Gonz\u00e1lez V. (2016). La Luz. Universidad de Almer\u00eda [Imagen]. https:\/\/w3.ual.es\/~vruiz\/Docencia\/Apuntes\/Perception\/The_light\/index.html<\/p>

Elquimico. (2013). Las Ondas Electromagn\u00e9ticas [Imagen]. quimicayalgomas.com. https:\/\/quimicayalgomas.com\/fisica\/las-ondas-electromagneticas\/<\/p><\/blockquote>\n\n\n\n

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<\/p>\n\n\n\n

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