Física: La Luz y Radiaciones Electromagnéticas

La Luz

• La luz es la parte de la radiación electromagnética que puede ser percibida por el ojo humano.
• La luz está formada por partículas elementales desprovistas de masa denominadas fotones.
• La óptica es la rama de la física que estudia el comportamiento de la luz, sus características y sus diferentes manifestaciones.

Radiaciones Electromagnéticas

• La luz es una radiación electromagnética que constituye una pequeña parte del espectro electromagnético.
• El espectro electromagnético es el rango de todas las radiaciones electromagnéticas posibles.
• La radiación electromagnética es un tipo de campo electromagnético variable que se propagan a través del espacio en forma de ondas transportando energía de un lugar a otro.

Características de las Ondas Electromagnéticas

• Las ondas electromagnéticas pueden ser generadas por distintas fuentes como cargas aceleradas, dipolos oscilantes, corrientes variables en distintos tipos de antenas, entre otras.
• La forma de las ondas electromagnéticas depende de la fuente que las genera y de la distancia recorrida por las mismas.
• Las ondas se caracterizan por:
  • Amplitud de onda (a): la desviación de la onda con relación a su valor medio.
  • Longitud de la onda (λ): la distancia que separa dos crestas sucesivas.
  • Frecuencia de onda (f): el número de oscilaciones por segundo y está relacionada con la energía que transporta la onda.

Propiedades de la Radiación Electromagnética

• Las radiaciones electromagnéticas se clasifican según su longitud de onda y energía.
• Las radiaciones con menor longitud de onda y, en consecuencia, mayor energía son radiaciones ionizantes.

Espectro Visible

• El espectro visible es la región del espectro electromagnético que el ojo humano puede percibir.
• La radiación electromagnética en este rango de longitudes de onda se conoce como luz visible o simplemente luz.
• El ojo humano típico responde a longitudes de onda de 380 a 750 nm.

Límites del Espectro Visible

• No hay límites exactos en el espectro visible, pero algunas personas pueden percibir longitudes de onda desde 310 hasta 1050 nm en casos excepcionales.

Colores del Arco Iris

• Dentro del espectro visible, se identifican 6 longitudes de onda distintas que corresponden a los 7 colores del arco iris.
• La luz visible contiene todos los colores.

Percepción del Color

• La percepción del color de un objeto depende de las longitudes de onda que refleje.
• Por ejemplo, un objeto que refleje una longitud de onda de 500 nm se percibe de color verde.
• El color más visible es el amarillo.

Clasificación de materiales según su comportamiento frente a la luz

• Se pueden clasificar en opacos, transparentes y traslúcidos
• La clasificación se aplica generalmente a la luz visible, pero también se estudia para otras tipos de radiación como infrarroja, ultravioleta, rayos X y gamma

Materiales opacos

• No dejan pasar la luz a través de ellos
• El color que se percibe en estos materiales depende de las longitudes de onda que absorben y reflejan
• Si absorben todas las longitudes de onda de la luz blanca, se percibe el color negro
• Si reflejan todas las longitudes de onda de la luz blanca, se percibe el color blanco
• Si reflejan una determinada longitud de onda y absorben las demás, se ven del color que corresponde a la longitud de onda reflejada

Funcionamiento de la visión

• Los ojos reciben la energía de la luz del exterior a través de los fotorreceptores de la retina.
• La luz pasa por la pupila, que regula la entrada de la luz, y llega al cristalino.
• El cristalino enfoca los rayos en la superficie de la retina, formando una imagen invertida.

Fotorreceptores

• Existen dos tipos de fotorreceptores: bastones y conos.
• Los bastones son responsables de la visión en condiciones de baja luminosidad y tienen una elevada sensibilidad a la luz.
• Sin embargo, se saturan en condiciones de mucha luz y no detectan los colores.

Visión en colores

• Los conos son responsables de la visión en colores y hay tres tipos que responden a diferentes longitudes de onda.
• Conos L (650 nm) responden a la longitud de onda del rojo.
• Conos M (530 nm) responden a la longitud de onda del verde.
• Conos S (430 nm) responden a la longitud de onda del azul.
• El cerebro interpreta los colores a partir de la combinación de señales procedentes de los tres tipos de conos.

Transmisión de la imagen

• Las células receptoras envían la imagen detectada al cerebro a través del nervio óptico.
• El cerebro interpreta la imagen correctamente.