observaciones simples sobre la luz

historia de la naturaleza de la luz..

La luz es una radiación electromagnética (del mismo tipo que las que a veces nos hacen mucho daño). El espectro electromagnético incluye desde los rayos gamma hasta las ondas de radio.
El espectro visibles constituye una pequeña parte del espectro y estos son sus colores:
La luz visible está formada por vibraciones electromagnéticas con longitudes de onda que van aproximadamente de 350 a 750 nanómetros (1 nm=1 milmillonésimas de metro). Lo que conocemos como luz blanca es la suma de todas las ondas comprendidas entre esas longitudes de onda, cuando sus intensidades son semejantes.
La luz se forma por saltos de los electrones en los orbitales de los átomos. Como sabes, los electrones poseen la extraña cualidad de moverse en determinados orbitales sin consumir energía, pero cuando caen a un orbital inferior de menor energía (más próximo al núcleo) emiten energía en forma de radiación. Algunos de esos saltos producen radiación visible que llamamos luz, radiación que ven nuestros ojos en su manifestación de color.
En un mol de materia (por ejemplo en 23 gramos de sodio) tenemos 6,023·10 23 átomos, con muchos electrones girando. Si millones de estos electrones externos caen de nivel, se emite radiación suficiente para ser vista. Cada elemento químico emite luz de determinados colores, su espectro, porque los electrones saltan en todos lo átomos de ese elemento entre los mismos niveles permitidos.
La frecuencia de la luz emitida depende de la diferencia de energía de los niveles entre los que salta el electrón:
Es- Ei =hn
La longitud de onda es l y es la inversa de la frecuencia:
l=1/ n
La cantidad de radiación que emite un cuerpo depende de su temperatura.
Los cuerpos sólidos emiten prácticamenete todo tipo de radiaciones -todo el espectro- ya que al tener átomos y enlaces muy diversos los tránsitos energéticos permitidos son muy variados. Al aumentar la temperatura el máximo de la intensidad radiada se produce a menores longitudes de onda.
Todos emitimos radiaciones. Los animales de sangre caliente emiten en el infrarrojo.
La piel detecta otras radiaciones de mayor longitud de onda que la luz: las radiaciones caloríficas.
En el sol hay cantidades enormes de átomos de elementos muy diversos que emiten radiaciónes y el conjunto total de esas radiaciones produce la luz blanca.
Una buena página sobre la emisión de radiación es Física 2000. Está en español. Te recomiendo ir a ella para saber más sobre emisión de radiación.
En la Tierra tambien producimos luz pero el mecanismo interno de producción siempre es el mismo: los saltos de los electrones entre los diferentes niveles de energía (orbitales).
La luz se mueve en el vacío aproximadamente a 300.000 km/s, y mientras no interactúa con la materia y llega a nuetros ojos no la vemos. El espacio está lleno de luz y sin embargo lo vemos oscuro.
Cuando una radiación luminosa incide sobre un cuerpo parte de la luz se refleja, parte se transmite a través de él y el resto, correspondiente a determinadas longitudes de ondas, es absorbida por el cuerpo.
Dentro de las sustancias transparentes la luz va a menor velocidad que en el vacío y una parte de ella siempre es absorbida debido a su interacción con los electrones de la materia. Podemos ver la luz difundida por la superficie (luz reflejada) o la transmitida por el cuerpo si es traslúcido. Al interactuar la luz con la materia es cuando se produce el color.
Al conjunto de radiaciones que tienen frecuencias muy próximas le damos el nombre correspondiente al color con que el ojo humano las identifica. Así, a las radiaciones agrupadas en torno a los 600 nm se las denomina color amarillo. Las que rondan el extremo del visible, próximas a 350nm, son las violeta etc. Más pequeñas, y ya no visibles por el ojo, son las ultravioleta que ya no son colores, son sólo radiación.
El color que emite la superficie de las sustancias coloreadas (lo que vemos) se llama color superficial. Parte de la radiación se refleja y parte es absorbida por el cuerpo. Si el cuerpo es una lámina fina puede que la radiación lo atraviese. Así una laminilla de oro se ve amarilla por la luz que refleja (rojo, anaranjado, amarillo) y al trasluz se ve azul-verdoso porque transmite el resto del espectro. Los componentes que se absorben por los cuerpos producen los colores de las mezclas sustractivas.
Una pantalla blanca refleja todas las radiaciones. Podemos ver sobre ella la mezcla de colores aditivos si separamos parte de la radiación antes de que llegue y dejamos que el resto se mezcle. Esto es lo que llamamos mezcla aditiva.
El color de un cuerpo depende de
· la naturaleza de su superficie
· del tipo de luz que lo ilumina
Un objeto sólo se ve con su propio color si se ilumina con luz blanca o con luz de su mismo color.
Los aspectos del color superficial son:
Matiz o tonalidad.- Se refiere al nombre del color, al tipo de longitud de onda de la radiación. Como no es una radiación concreta ( un color es un conjunto de radiaciones próximas) no es un valor cuantitativo y se da (cualitativamente) por descripción, matiz verde, rojo, púrpura, etc. según la longitud de onda dominante. Al existir un matiz tienen que existir también brillo y saturación.
Brillo.- Es la intensidad subjetiva con la que vemos el color (captación de la intensidad luminosa reflejada). Depende del ángulo con que miremos la superficie. La luz blanca no tiene matiz (no tiene color), pero tiene brillo.
Saturación.- Es la pureza del color. Dentro de un mismo color rojo podemos distinguir entre un rojo pálido o un rojo fuerte según su distinta saturación. Cuanto más blanco contiene menos saturado está el color: el rosa pálido está poco saturado.

penumbra

Penumbra
Para otros usos de este término, véase Penumbra (desambiguación).

Umbra, penumbra, y antumbra
La umbra (en latín: "sombra") es la parte más oscura de una sombra. Dentro de la umbra, la fuente de luz es completamente bloqueada por el objeto que causa la sombra. Esto contrasta con la penumbra (en latín: paene " casi " + umbra "sombra"), donde la fuente lumínica sólo es bloqueada parcialmente.
La parte donde un eclipse anular es visible se llama "antumbra" (en latín: anti " opuesto a " + umbra "sombra"). En un eclipse anular, la Luna no tiene un tamaño suficiente para cubrir completamente el Sol, y su sombra, por lo tanto, no es lo suficientemente larga para alcanzar a tocar la superficie de la Tierra. En un eclipse anular de Sol, la Luna es rodeada por un anillo (annulus) de luz, y los lugares en la Tierra donde el anillo puede ser visto corresponden a la antumbra. Si bien la antumbra puede ser vista como una especie de "sombra negativa", nunca es tan oscura como la penumbra o como la umbra en un eclipse total de Sol.

umbra

Umbra
Umbra es un personaje ficticio del universo de Bionicle y representa a un guerrero gigante. Vive en Voya nui y protege la máscara Inika de la vida de los que la emplearían mal.
Los grandes seres lo designaron como guardia de la máscara y de la Orden de Mata Nui. Él protege la máscara de los indignos, y cualquier persona que desea demandar la máscara tendría que derrotarlo en batalla primero; incluso miembros de su propia orden. Lo han recluido cerca de la máscara durante mucho tiempo, y puede incluso no estar enterado de qué sucede en la superficie de la isla.
El nombre “Umbra ” le fue dado por los grandes seres de modo que él pudiera reflexionar con los enemigos y ganarse su confianza (pues un Umbra es la parte más oscura de una sombra).
Desarrollo
Cuando los Toa Inika intentaron demandar la máscara de la vida, Umbra primero utilizó su velocidad para atacar a los intrusos y para desarmarlos. Matoro podía utilizar esta velocidad contra él, sin embargo, cuando él hieló sobre la caverna, hizo que Umbra se deslizara y estrellara. entonces umbra atacó con un haz de luz, pero los Toa respondieron con más hielo: Matoro cubrió la caverna con una capa de hielo y Nuparu engañó a Umbra para golpearlo, haciéndolo reflejarse violentamente hasta que lo golpearon hacia afuera .
Funciones que realiza
Umbra maneja un personal del dual-estroboscópico que puede encender lasers; también se equipa de un lanzador de hélices de rhotuka con la energía de hacer proyecciones de luz. Él usa la gran Kanohi Ruru, pero la máscara es imponente. Umbra también tiene patines de la ultra-velocidad en sus pies que permitan que él se mueva a velocidades extremadamente rápidas; y también permiten que él monte en las paredes y los techos del compartimiento que él guarda. Más que eso, él puede también dar vuelta en un haz de luz incluso más rápido.

intensidad luminosa

En fotometría, la intensidad luminosa se define como la cantidad de flujo luminoso que emite una fuente por unidad de ángulo sólido. Su unidad de medida en el Sistema Internacional de Unidades es la candela (cd), que es una unidad fundamental del sistema. Matemáticamente, su expresión es la siguiente:

donde:
es la intensidad luminosa, medida en candelas.
es el flujo luminoso, en lúmenes.
es el elemento diferencial de ángulo sólido, en estereorradianes.
La intensidad luminosa se puede definir a partir de la magnitud radiométrica de la intensidad radiante sin más que ponderar cada longitud de onda por la curva de sensibilidad del ojo. Así, si es la intensidad luminosa, representa la intensidad radiante espectral y simboliza la curva de sensibilidad del ojo, entonces:

Intensidad luminosa y diferentes tipos de fuentes
En fotometría, se denomina fuente puntual a aquella que emite la misma intensidad luminosa en todas las direcciones consideradas. Un ejemplo práctico sería una lámpara. Por el contrario, se denomina fuente o superficie reflectora de Lambert a aquella en la que la intensidad varía con el coseno del ángulo entre la dirección considerada y la normal a la superficie (o eje de simetría de la fuente).
Unidades

Una candela se define como la intensidad luminosa de una fuente de luz monocromatica de 540 THz que tiene una intesidad radiante de 1/683 vatios por estereorradián, o aproximadamente 1.464 mW/sr. La frecuencia de 540 THz corresponde a una longitud de onda de 555 nm, que se corresponde con la luz verde pálida cerca del límite de visión del ojo. Ya que hay aproximadamente 12.6 estereorradianes en una esfera, el flujo radiante total sería de aproximadamente 18.40 mW, si la fuente emitiese de forma uniforme en todas las direcciones. Una vela corriente produce con poca precisión una candela de intensidad luminosa.
En 1881 Jules Violle propuso la Violle como unidad de intensidad luminosa. Fue la primera unidad de intensidad que no dependía de las propiedad de una lámpara determinada. Sin embargo fue sustituida por la candela en 1946.

flujo luminoso

El flujo luminoso es la medida de la potencia luminosa percibida. Difiere del flujo radiante, la medida de la potencia total emitida, en que está ajustada para reflejar la sensibilidad del ojo humano a diferentes longitudes de onda.
Su unidad de medida en el Sistema Internacional de Unidades es el lumen (lm) y se define a partir de la unidad básica del SI, la candela (cd), como:

El flujo luminoso se obtiene ponderando la potencia para cada longitud de onda con la función de sensibilidad luminosa, que representa la sensibilidad del ojo en función de la longitud de onda. El flujo luminoso es, por tanto, la suma ponderada de la potencia en todas las longitudes de onda del espectro visible. La radiación fuera del espectro visible no contribuye al flujo luminoso. Así, para cualquier punto de luz, si representa el flujo luminoso , simboliza la potencia radiante espectral del punto de luz en cuestión y la función de sensibilidad luminosa, entonces:
Bajo condiciones fotópicas una luz monocromática de 555 nm (color verde) con un flujo radiante de 1W, genera un flujo luminoso de 683,002 lm, que corresponde con la máxima respuesta del ojo humano. Por otro lado, el mismo flujo de radiación situado en otra longitud de onda diferente de la del pico, generaría un flujo luminoso más pequeño, de acuerdo con la curva .

¿por que la luz puede reflejarse?

Todos los cuerpos reflejan parte de la luz que incide sobre ellos pero la mayoría producen una reflexión difusa.
La reflexión difusa se origina en los cuerpos que tienen superficies rugosas, no pulidas: esto es lo que nos permite ver los objetos que nos rodean sin deslumbrarnos aunque que estén iluminados por una luz intensa.
El sistema óptico del ojo recoge los rayos difundidos y forma con ellos la imagen del objeto.

"reflexion difusa"

Todos los cuerpos reflejan parte de la luz que incide sobre ellos pero la mayoría producen una reflexión difusa.
La reflexión difusa se origina en los cuerpos que tienen superficies rugosas, no pulidas: esto es lo que nos permite ver los objetos que nos rodean sin deslumbrarnos aunque que estén iluminados por una luz intensa.
El sistema óptico del ojo recoge los rayos difundidos y forma con ellos la imagen del objeto.

reflexion especular

La reflexión especular es la reflexión de la luz de una superficie donde la reflexión incidente se refleja (solamente) en un ángulo igual al ángulo de incidencia (ambos tomados con respecto a la perpendicular en ese punto).
Esto está en el contraste para difundir la reflexión. El ejemplo más familiar de la distinción entre la reflexión especular y difusa sería pinturas mates y brillantes según lo utilizado en la pintura casera. Las pinturas mates tienen una parte más elevada de la reflexión difusa, mientras que las pinturas de lustre tienen mayor reflexión especular.

LA LUZ COMO PARTÍCULA

A muy altas energías, por ejemplo cuando la luz puede interactuar con un átomo se observan comportamientos muy diferentes. La luz se comporta como una partícula golpeando electrones fuera del átomo. A esta partícula elemental se le llama fotón.
El fotón se puede entender como un paquete de energía electromagnética, o luz. Éste fue propuesto por Albert Einstein para explicar el efecto fotoeléctrico (cuando la luz golpea con un electrón de un átomo y lo saca fuera del átomo).


Según la física a cada onda se le puede asignar una partícula y a cada partícula se le puede asignar una onda. En otras palabras, la luz es una onda electromagnética la cual tiene como partícula el foton, siempre es ambas lo que pasa es que depende de la situación percibiremos el comportamiento de onda o partícula. Por ejemplo si ves la luz que entra de tu ventana veras como los rayos parecen viajar en linea recta hasta el piso con una inclinación que es fácil calcular con trigonometría (comportamiento como partícula) pero si ves como al pasar por una rendija cerca de los bordes veras como la luz se va difuminando al rededor de esta ((comportamiento de onda).

LA LUZ COMO ONDA

Sabemos que la luz se comporta como onda cuando se producen los efectos de interferencia y difracción. Esto ocurre por ejemplo cuando dos ondas se encuentran en el mismo lugar y como resultado se anulan en unas partes y se refuerzan en otras, formando así un patrón característico de interferencia.

¿Cómo medimos una onda?

En una onda electromagnética, por ejemplo, el campo eléctrico cambia en intensidad de manera cíclica así:

• Cada ciclo de la onda se repite en intervalos separados por una longitud de onda
• La frecuencia mide el número de estos ciclos que ocurren cada segundo.
• En la luz, la longitud de onda determina el color de la luz (por ejemplo la longitud de onda correspondiente al color verde es de 550 nanómetros)