TEMA 5 La luz es una radiación electromagnética que se propaga

TEMA 5
LA LUZ
CARACTERÍSTICAS
Velocidad
Frecuencia
PROPIEDADES
EL COLOR
Reflexión
Refracción
Espejos
Lentes
LA VISIÓN
La luz es una radiación electromagnética que se propaga en forma de onda. Como es una
radiación electromagnética, se puede transmitir en el vacío y viajar por el espacio.
1. CARACTERÍSTICAS DE LA LUZ:
- Velocidad: la velocidad de la luz por el espacio (vacío) es de 300.000 km/s (se representa con la
letra c), y es la máxima velocidad alcanzada por cualquier fenómeno físico. La velocidad de la
luz al atravesar cualquier otro medio será menor, como por ejemplo en el agua, donde
atraviesa el agua a una velocidad de 224900 km/s (ver tabla p.77).
- Frecuencia: las ondas electromagnéticas se clasifican en función de su frecuencia (nº de
oscilaciones por segundo), como se puede comprobar en el espectro electromagnético: las
ondas de mayor frecuencia (como rayos X) tienen mayor energía y capacidad de penetración.
La luz es la radiación visible del espectro electromagnético que podemos captar con nuestros
ojos (rango del rojo: 4·1014 hz al violeta: 8·1014 Hz).
Espectro electromagnético
2. TRES PROPIEDADES DE LA LUZ:
2.1.- Se propaga en línea recta, como consecuencia de ello, los objetos que se interponen en la
trayectoria de la luz forman sombras, como ocurre durante los Eclipses.
2.2.- Se refleja cuando llega a una superficie reflectante:
Reflexión de la luz:: es el cambio de dirección que
experimenta un rayo de luz al chocar contra la
superficie de los cuerpos. De hecho, podemos ver los
objetos que nos rodean porque la luz reflejada en ellos
llega a nuestros ojos.
La reflexión de la luz en una superficie
perfectamente plana sigue dos leyes fundamentales:
1. El rayo incidente, el reflejado y la normal, están
en el mismo plano (perpendicular a la superficie).
2. El ángulo de incidencia = al ángulo de reflexión.
Espejo
Hay dos tipos de reflexión:
- Reflexión difusa:: cuando la luz se refleja en una superficie rugosa (a escala microscópica), y los
rayos salen reflejados en todas las direcciones. NOS PERMITE PERCIBIR TODOS LOS OBJETOS QUE
NOS RODEAN.
- Reflexión especular:: cuando la luz se refleja en una superficie perfectamente lisa, es decir en un
espejo. Tipos de espejos:
a) Planos: la imagen reflejada en el espejo es la misma que la real,
real, como el espejo del baño.
b) Curvos
Cóncavos: la imagen
Cóncavos
reflejada es más grande
que la real y por ello se
utilizan en los telescopios,
y en los espejos para la
limpieza del cutis.
Convexos: la imagen que
Convexos
reflejan es más pequeña
que la real, pero tiene la
ventaja que abarca más
campo de visión.
Utilidades de espejos convexos: espejos retrovisores de los coches, y en pasillos
y carreteras para ver mejor (aumentados) los coches que se acercan.
2.3.- Se refracta, es decir, cambia de dirección cuando pasa de un medio a otro diferente.
Refracción de la luz:: cuando la luz pasa de un medio a otro (por
ejemplo del aire al agua), su velocidad cambia y sufre una
desviación de su trayectoria. Ese cambio de dirección es lo que
llamamos refracción, y cumple las dos leyes fundamentales de
la refracción:
1. El rayo incidente, el refractado y la normal, están en un
mismo plano.
2. El ángulo de refracción cambia si aumenta o disminuye
la velocidad de la luz al cambiar de medio: el rayo
refractado se acerca a la normal cuando la luz pasa de
mayor a menor velocidad en el segundo medio, y se
aleja de la normal cuando aumenta de velocidad.
Normal
La relación entre la velocidad de la luz (c) en el vacío y la velocidad en cualquier otro medio
(v) se llama índice de refracción (n) de ese medio:
c
n=
v
por ejemplo, índice de refracción del aire (n) =
300.000
= 1,0003
299912
por ejemplo, índice de refracción del agua (n) =
300.000
= 1,33
224.900
Esto significa que la luz al pasar del aire al agua, el rayo
refractado se acercará a la normal (es decir, se va hacia
abajo):
En la imagen de abajo un rayo de luz pasa del medio A al
medio B (con mayor índice de refracción) bajando la
velocidad de la luz, y por ello el rayo refractado se acerca a
la normal (va hacia abajo muy ligeramente). Cuando pasa la
luz del medio B al medio C (con menor índice de refracción)
vuelve
elve a aumentar la velocidad y el rayo refractado se aleja
de la normal (se va hacia arriba bastante):
La LUZ BLANCA ES UNA MEZCLA DE
COLORES (distintas ondas desde el violeta
al rojo), y por ello, al atravesar un vidrio
en forma de prisma, cada color (onda)
tiene diferente frecuencia (por tanto
diferente velocidad) y al pasar por el
prisma se refractan con distinto ángulo
(acercándose más o menos a la normal,
hacia abajo):
Una aplicación práctica de la refracción son las lentes, que pueden acercar o alejar los rayos
de luz para que enfoquen donde deseamos. La lentes se emplean para hacer gafas, lupas,
prismáticos, objetivos de cámaras, algunos telescopios, etc. Hay dos tipos:
- Lentes convergentes (biconvexas): son más
gruesas por el
centro que por los
extremos, y su
función es hacer
converger
los
rayos de luz en un punto.
- Lentes divergentes
(bicóncavas): son
más gruesas por los
extremos que por el
centro, y su función
es separar los rayos
de luz.
3. EL COLOR:: INTERACCIÓN ENTRE LA LUZ Y LA MATERIA
La luz blanca se descompone al atravesar un prisma en los colores del arcoiris, pero sólo tres,
los colores primarios, dan lugar a todos los demás al mezclarlos en diferentes proporciones: rojo,
verde
rde y azul (si mezclamos los tres colores en la misma proporción, producen la luz blanca).
Combinaciones cromáticas (de color):
rojo + verde = amarillo*
rojo + azul = magenta
verde + azul = cian
Se cumple que rojo + verde + azul = amarillo + magenta + cian =
BLANCO
La mezcla de colores nos permitirá explicar los colores de los objetos dependiendo de si es
transparente u opaco.
- En objetos transparentes (la luz atraviesa el objeto y se ve claramente a través de él, como el vidrio,
aire, agua, o alcohol): los cuerpos transparentes absorben todos los colores excepto uno (o más de
uno) que es el que atraviesa el cuerpo y le da el color; por ejemplo, un vidrio
vidrio es amarillo cuando por
su composición absorbe todos los colores excepto el rojo y el verde que al atravesar juntos el vidrio
da lugar al amarillo*. Una aplicación práctica es la utilización de filtros de colores para iluminar.
- En objetos opacos (la luz no atraviesa el objeto y no se ve a través de él): la mayor parte de los
materiales pueden absorber algún/os color/es y reflejar otros, y la composición resultante de los
colores reflejados, es lo que percibimos como el color del cuerpo. Por ejemplo,
ejemplo, un cuerpo será rojo si
sólo refleja el rojo, y será de color cian si refleja el azul y el verde. Un cuerpo es blanco si refleja todos
los colores, y negro si no refleja los colores es decir, los absorbe. Hay un caso especial de cuerpo
opaco que es el de los pigmentos:
pigmentos: en las pinturas y tintes, los tres pigmentos puros a partir de los
cuales se obtienen el resto de colores son el amarillo, magenta y cian. Cuando se mezclan pinturas de
estos tres colores el color que resulta es el negro. Una aplicación práctica
práctica es el funcionamiento de las
impresoras de color.
Los cuerpos traslúcidos absorben y reflejan parcialmente la luz, y la parte de luz que atraviesa
el cuerpo se difunde en distintas direcciones no permitiendo ver claramente a su través, como los
folios,
os, telas finas o el papel cebolla.
4. LA VISIÓN:
El ojo humano es un sensor de luz que transforma la señal luminosa en eléctrica para que
pueda ser enviada a través del nervio óptico al cerebro, que es el que interpreta la información
luminosa recibida,
da, es decir, el que “ve”.
La luz penetra por la parte transparente de la esclerótica que es la
córnea,, y la cantidad de luz que atraviesa la pupila va regulada
por el iris.. Cuando la luz entre por la pupila, es focalizada por una
lente convergente llamada cristalino hacia la retina, zona en la
que se encuentran los receptores de la luz: los bastones y conos.
Los bastones permiten la visión con poca luz (nocturna), y los
conos nos proporcionan la visión en colores.
Defectos de la visión. Astigmatismo, miopía e hipermetropía.
- Astigmatismo:: la córnea se deforma y pierde su
curvatura óptima, lo que impide una visión nítida.
Se corrige con lentes especiales con curvaturas
correctoras.
- Miopía:: en los ojos con globo ocular grande, el
cristalino no puede enfocar correctamente y la
imagen de los objetos lejanos se forma delante de
la retina, no en su superficie. El miope no ve bien
de lejos, sí de cerca. Se corrige con lentes
le
divergentes que separan ligeramente los rayos
luminosos para que enfoquen más atrás.
- Hipermetropía:: en los ojos con globo ocular más
pequeño, la imagen de los objetos cercanos se
forma detrás de la retina. El hipermétrope ve bien
de lejos, y mal de cerca. Se corrige con lentes
convergentes.