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LA LUZ Judit Quiñones
1. Introducción La luz es una forma de radiación electromagnética. Y de ella depende nuestra conciencia visual del universo que nos rodea. Fue estudiada en la antigüedad clásica para intentar explicar el mecanismo de la visión. Aristóteles criticó las hipótesis que le precedieron y dijo que “en el medio que separa el ojo del objeto se produce una perturbación, que sólo se pone de manifiesto cuando está iluminado por la luz. Esta perturbación da lugar a la visión.” Se le ha considerado
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como la primera teoría ondulatoria. Durante el Renacimiento hubo algunas aportaciones más, pero no fue hasta el siglo XVII cuando se postularon las teorías más interesantes:
Teoría Ondulatoria de HUYGENS (1678): dice que la luz no transporta materia en su movimiento, está constituida por Ondas que se propagan en un medio sutil, el éter, que llena todo el espacio. Enuncia su principio (principio de Huygens), muy valioso para el posterior desarrollo de la Óptica: “todos los puntos alcanzados por una onda se convierten a su vez en nuevos focos emisores de ondas”. El prestigio de Newton impidió que esta teoría se aceptase en su época. Años más tarde,
Young y Fresnel recuperaron la teoría ondulatoria y llegaron
mediante ella a explicar los fenómenos luminosos conocidos hasta entonces.
Teoría Corpuscular de NEWTON (1666): la luz está compuesta por una serie de partículas que emiten los cuerpos luminosos. Estas partículas se emiten en línea recta y en todas las direcciones, pueden atravesar medios transparentes y pueden ser reflejadas por medios opacos.
Teoría electromagnética de MAXWELL (1865): la luz fue estudiada como Onda Electromagnética. Veinte años después Hertz corrobora que las ondas electromagnéticas tienen las mismas propiedades que las ondas de luz.
Mecánica Ondulatoria LOUIS BROGLIE (1924): concilia la teoría ondulatoria y corpuscular, en la evidente dualidad de la naturaleza de la luz. Por un lado tiene naturaleza corpuscular, está formada por fotones y por otro, se comporta como ondas electromagnéticas.
2. Características y Comportamiento de la luz Describiremos algunas características fundamentales para conocer la naturaleza de la luz. Partimos del conocimiento de que las ondas electromagnéticas están formadas por un campo eléctrico y otro magnético perpendiculares entre sí.
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La máxima elongación de la onda, es lo que llamamos amplitud y se relaciona estrechamente con la energía del movimiento vibratorio. La distancia entre dos puntos consecutivos que se encuentran vibrando de la misma forma es la longitud de onda. El ciclo es el recorrido de una onda completa.
Los principales comportamientos de la luz que tienen lugar son la reflexión, refracción, dispersión, difusión, difracción, absorción y polarización. Leyes de la reflexión: 1ª.- Los rayos incidente, reflejado y la recta normal están en el mismo plano. 2ª.- El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión.
Leyes de la refracción: las dos anteriores más una tercera, 3ª.- Si la luz pasa de un medio menos denso a otro más denso, el rayo refractado se acerca a la normal.
3. Funcionamiento del ojo humano
En el estudio anatómico del ojo podemos diferenciar dos partes:
Membranas concéntricas: de fuera a dentro son
1.- Esclerótica: tiene dos aberturas, una anterior la córnea y otra posterior que da salida al nervio óptico. 2.- Coroides: convierte el interior del ojo en una cámara oscura.
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3.- Retina: contiene los conos y los bastones, que son los fotorreceptores sensibles a la luz; las células bipolares y las células ganglionares cuyas prolongaciones forman el nervio óptico.
Medios transparentes: de fuera a dentro encontramos
1.- Líquido lacrimal. 2.- Humor acuoso. 3.- Cristalino: compuesto por fibras transparentes formando una lente biconvexa. 4.- Humor vítreo. Existe un nervio óptico para cada ojo, se cruzan detrás para pasar al hemisferio opuesto del cerebro.
3.I.- Defectos de la visión humana El ojo normal se llama emétrope, y cuando hay alguna disfunción se llama amétrope. La ametropía puede ser de varias clases: a) Miopía o visión corta: el foco se encuentra delante de la retina. Se corrige con lentes divergentes. b) Hipermetropía: el foco se produce detrás de la retina. Se corrige con lentes convergentes. c) Presbicia o vista cansada: el ojo pierde su poder de acomodación, el cristalino pierde elasticidad. d) Astigmatismo: cuando las superficies del cristalino y la córnea no son totalmente simétricos. e) Cataratas: al envejecer el cristalino se vuelve opaco y no permite el paso de la luz.
4. Unidades fotométricas de la luz Llamamos fotometría a la parte de la física que trata de la medida de la luz. La medida de la luz se realiza don dos criterios diferentes: calidad y cantidad. La calidad de la luz está definida por su temperatura de color medida en grados kelvin
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y viene determinada por la composición espectral. En cuanto a la Cantidad de luz, las unidades para definir la potencia luminosa son:
Intensidad luminosa: es la energía visible suministrada por una fuente
luminosa. Se mide en candelas.
Flujo luminoso: es la medida de la cantidad de luz emitida en el espacio a
través de una unidad de ángulo sólido de un estereorradián. Se mide en lumen.
Iluminación: se refiere a la luz que incide en una superficie y se define como la
relación entre el flujo luminoso y el área iluminada. La unidad de iluminación es el lux que equivale a un lumen por metro cuadrado. Un lux es la cantidad de luz o flujo luminoso de un lumen que llega a una superficie de un metro cuadrado y que dista de la fuente o manantial de luz un metro.
Luminancia: este término se aplica por igual a fuentes de luz que a superficies
iluminadas. Se define como la intensidad luminosa por metro cuadrado, en este caso viene dado en candelas por metro cuadrado, si nos referimos a superficies, viene dado en lúmenes por metro cuadrado.
5. Bibliografía: I.
Sears/Zemansky (1970). Física General. Madrid: Aguilar
II.
Arheim, R. (1999). Arte y Percepción visual. Barcelona: Alianza.
III.
Diccionario Oxford-complutense de Física
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