LA LUZ

MATERIAL TERICO PARA FSICA DE LOS ALIMENTOS 4AO B EPET N4LA LUZ

A travs del sentido de la vista, los seres humanos perciben la luz y obtienen as una enorme cantidad de informacin sobre el medio que los rodea. La ptica es la rama de la fsica que estudia la luz, como se emite, cules son sus caractersticas, cmo se propaga, la energa que transporta y las sensaciones que provoca. En el siguiente apunte abarcaremos brevemente algunos de los items anteriores. Comenzaremos intentando dar respuesta al siguiente interrogante Qu es la luz?

La luz consiste en ondas electromagnticas, sensibles al ojo humano, que transfieren energa.

Los cuerpos se pueden clasificar en luminosos cuando emiten luz e iluminados si la reflejan.

Las fuentes luminosas pueden ser naturales o artificiales y en todas ellas la luz se transfiere al medio, luego haberse producido una transformacin de energa.

Segn su comportamiento frente a la luz los cuerpos iluminados se clasifican en trasparentes (dejan pasar la luz y permiten ver ntidamente), traslcidos (permiten el paso de una parte de la luz, ej; vidrio esmerilado) y opacos (no dejan pasar la luz).

Propiedades de la luz

La luz se propaga en todas direcciones y en lnea recta a una velocidad de 300000 km/seg en el vaco. Ej: Si entramos en un cuarto y prendemos la luz, todo el espacio se ilumina.

Rayo luminoso: La lnea que sigue la direccin de propagacin de la luz se denomina rayo luminoso.

Haz luminoso: Un conjunto de rayos luminosos que salen de una misma fuente constituyen un haz luminoso.

Los haces luminosos pueden ser: * Divergentes: Cuando los rayos se separan.

* Convergentes: Cuando se concentran en un punto.

* Paralelos: Los rayos se propagan paralelos.

Haces divergentes Convergentes Paralelos

Sombras y penumbras

Cuando una fuente luminosa pequea denominada fuente puntual proyecta un haz de luz sobre una pantalla ilumina completamente una determinada zona.

Si se interpone un cuerpo opaco entre la fuente y la pantalla, se observan dos zonas bien definidas. Una oscura adonde no llegan los rayos luminosos y que tiene la forma del objeto interpuesto, denominada zona de sombra y otra totalmente iluminada denominada zona de luz.

Cuando los rayos luminosos se propagan en lnea recta la forma de la sombra est determinada por los rayos tangentes al cuerpo que llegan a la pantalla. El tamao de la sombra vara segn la distancia a la que se encuentra el objeto de la pantalla y de la inclinacin de los rayos luminosos.

Si se coloca un objeto entre una pantalla y una fuente luminosa de grandes dimensiones vemos:

En este caso sobre la pantalla se distinguen tres zonas: Una de sombra, otra iluminada y entre ambas una tercera parcialmente iluminada llamada zona de penumbra.

Explica los eclipses totales y parciales de sol.

Qu es realmente la luz?

Ideas previas sobre la luz

La luz y los fenmenos relacionados con ella han intrigado a la humanidad desde hace ms de 2.000 aos.

Ya sabes lo importante que es la luz para el hombre, para la funcin cloroflica de las plantas, para el clima, etc. Esto significa que hay muchas aspectos diferentes que tenemos que contemplar al estudiar la luz.

Por ejemplo, desde el punto de vista de la energa, todos sabemos que los cuerpos de color oscuro se calientan ms que los de colores claros cuando reciben luz. Esto se debe a que el color que percibimos de los cuerpos es precisamente la parte de la luz que no han absorbido, es decir si vemos un objeto de color verde significa que el cuerpo refleja el color verde y absorbe los dems. Mientras ms energa absorba un cuerpo, ms se calentar.

El hombre siempre se ha preguntado qu es la luz?:

Los antiguos griegos ya haban observado algunos fenmenos asociados con la luz como la propagacin rectilnea, la reflexin y la refraccin.

Una idea para explicar la naturaleza de la luz propona que se trataba de "algo emitido por el ojo" que chocaba contra los objetos y permita verlos.

Ms adelante se propuso que la luz deba proceder de los objetos que se vean y que al llegar al ojo produca el efecto de la visin.

Ninguna de las dos hiptesis explicaba por qu no se emiten rayos en la oscuridad, as que se plante una nueva hiptesis que identificaba la luz como algo procedente del Sol y de los cuerpos incandescentes. Ahora qu era realmente la luz?, qu era eso que provena de los cuerpos luminosos?, cmo se propagaba?. En respuesta a estas preguntas se propusieron dos teoras, una que consideraba la luz como una partcula y otra que la consideraba una onda. Previo a analizarlas veremos brevemente que es una onda y cules son sus propiedades.

Qu es una onda?

Onda es una forma mediante la cual dos cuerpos pueden intercambiar energa.

Las ondas se originan en un sistema emisor, este sistema es el que transfiere energa y mantiene cierto tipo de oscilacin que genera la onda.

La transmisin de la onda consiste en el avance de la perturbacin producida por el emisor.

El avance de la perturbacin se realiza a cierta velocidad que depende del tipo de onda y del medio en que se propaga.

En cada punto alcanzado por una onda se produce una perturbacin.

Es importante aclarar que algunas ondas requieren de un medio material determinado para propagarse. Por ejemplo las ondas sonoras se pueden transmitir a travs del aire. (La Luna carece de atmsfera entonces no existe medio para propagarse).

Otras ondas como las electromagnticas (luz, radio, rayos X) pueden desplazarse en el vaco, es decir no requieren de un medio material para propagarse, porque las perturbaciones que provocan se producen en los campos elctricos y magnticos.

Propiedades de las ondas:

Las ondas tienen cuatro propiedades que las diferencian a unas de otras:

Longitud de onda:

La longitud de onda es la distancia entre dos crestas consecutivas. Como todas las distancias, se mide en metros, aunque dada la gran variedad de longitudes de onda que existen suelen usarse mltiplos como el kilmetro (para ondas largas como las de radio y televisin) o submltiplos como el nanmetro o el ngstrom (para ondas cortas como la radiacin visible o los rayos X). Se simboliza con la letra griega Lambda (

Amplitud:

Puede decirse que es la altura de la onda. Es la mxima distancia que alcanza un punto al paso de las ondas respecto a su posicin de equilibrio.

Frecuencia:

La frecuencia (f) es la medida del nmero de ondas que pasa por un punto en la unidad de tiempo.

Generalmente se mide en hertzios (Hz) siendo un hertzio equivalente a una vibracin por segundo. Por ello, tambin se utiliza el s-1 como unidad para medir la frecuencia.

Para conocer la frecuencia de una onda la dividimos en partes que van desde una "cresta" a la siguiente de forma que el nmero de crestas que pasa por un punto en cada segundo es la frecuencia.

La frecuencia de una onda es la inversa de su perodo T, que es el tiempo que tarda en avanzar una distancia igual a su longitud de onda.

Velocidad:

Es la rapidez con que se propaga la onda. Se calcula utilizando la siguiente ecuacin:

La luz: onda o partcula ?Aqu retomaremos la cuestin acerca de si la luz est compuesta por partculas o es un tipo de movimiento ondulatorio, esta discusin ha sido una de las ms interesantes en la historia de la ciencia y te la resumiremos en el siguiente cuadro:Newton: La Teora corpuscularHuygens: La teora ondulatoria

Al iniciarse el siglo XVIII, Newton propone que la luz est compuesta por partculas luminosas, de distinto tamao segn el color, que son emitidas por los cuerpos luminosos y que producen la visin al llegar a nuestros ojos.

Newton se apoyaba en los siguientes hechos:

La trayectoria seguida por los corpsculos es rectilnea y por ello la luz se propaga en lnea recta.

Cuando se interpone un obstculo, los corpsculos no pueden atravesarlo y as se produce la sombra.

La reflexin se debe al rebote de los corpsculos sobre la superficie reflectora.

Sin embargo no se poda explicar:

Los cuerpos, al emitir corpsculos, deban perder masa y esto no se haba observado.

Ya se conoca el fenmeno de la refraccin y no poda explicarse por qu algunos corpsculos se reflejaban y otros se refractaban. Segn Newton, la refraccin se deba a un aumento de velocidad de los corpsculos de luz. En la misma poca, propone que la luz es una onda basndose en las observaciones siguientes:

La masa de los cuerpos que emiten luz no cambia.

La propagacin rectilnea y la reflexin se pueden explicar ondulatoriamente

La refraccin es un fenmeno tpico de las ondas.

No obstante quedaban cosas sin explicar:

No se encontraba una explicacin para la propagacin de la luz en el vaco, ya que se pensaba que todas las ondas necesitaban un medio material para propagarse.

No se haban observado en la luz los fenmenos de interferencia y de difraccin que ya se conocan para las ondas.

La teora corpuscular de Newton fue aceptada durante todo el siglo XVIII, posiblemente por la gran fama y autoridad de ste.

En el siglo XIX se observan en la luz los fenmenos de interferencia y difraccin y se revitaliza la idea de la luz como onda.

En el siglo XX aceptamos que la luz se comporta como onda y como partcula.

La luz como onda

En el siglo XIX Fresnel y Young observaron los fenmenos de interferencia y difraccin para la luz, que no se podan explicar con la hiptesis de Newton, y Foucault midi la velocidad de la luz en diferentes medios y observ que al pasar del aire al agua disminua su velocidad, tal como haba propuesto Huygens.

Estos descubrimientos permitieron que se consolidaran las ideas de Huygens sobre la naturaleza ondulatoria de la luz, aunque todava quedaban algunas cuestiones sin resolver relacionadas con la propia naturaleza de la luz y con su propagacin en el vaco.

La propagacin de la luz:Uno de los problemas ms complejos para explicar la naturaleza ondulatoria de la luz ha sido preguntarse cul es el medio que vibra.

Podemos or el sonido en el aire o bajo el agua porque tanto el aire como el agua son los medios materiales que transportan las ondas. En el vaco no se propaga el sonido porque no hay ningn medio que pueda vibrar.

Sin embargo la luz s que puede viajar por el vaco y este hecho no ha resultado fcil de explicar. En un principio los fsicos suponan que deba haber "algo" en el vaco que sirviera para transportar las ondas luminosas, pero nadie poda detectarlo.

En un principio se comenz a teorizar sobre la existencia de un "ter" que ocupaba el vaco y no poda ser eliminado. Se supona que el ter era el medio por el que viajaba la luz.

Por un lado el ter deba ser un medio muy rgido para poder justificar la alta velocidad de propagacin de la luz y por otro lado, si se trataba de un medio tan rgido, no se explicaba por qu los objetos se podan mover a travs de l sin apenas resistencia. La idea del ter se mantuvo viva hasta que a principios del siglo XX Einstein justific que determinados tipos de ondas, como la luz, podan desplazarse en el vaco.

La naturaleza de la luz: Ondas electromagnticas

En 1860, Maxwell public su teora matemtica sobre el electromagnetismo que predeca la existencia de ondas electromagnticas que se propagaban a la misma velocidad que la luz.

Por ello argument que la luz y otras ondas que se conocan como las de radio consistan en un mismo fenmeno: eran ondas electromagnticas que se diferenciaban slo en su frecuencia.

La radiacin electromagntica por lo general se clasifica segn su frecuencia o longitud de onda en el vaco. Su descripcin se realiza en el llamado espectro electromagntico en el que aparecen los nombres con que se asignan a las diferentes radiaciones segn su frecuencia. Por lo tanto podemos definir espectro electromagntico como el intervalo de ondas electromagnticas cuya frecuencia va desde las ondas de radio hasta los rayos gamma.

El siguiente grfico muestra una parte del espectro electromagntico:

Como vemos la luz visible est formada por vibraciones electromagnticas con longitudes de onda que van aproximadamente de los 350 a 750 nm. 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 como partculaAunque la teora ondulatoria es generalmente correcta cuando describe la propagacin de la luz, falla a la hora de explicar otras propiedades como la interaccin de la luz con la materia.

Cuando, en 1887, Hertz confirm experimentalmente la teora de Maxwell, tambin observ un nuevo fenmeno, el efecto fotoelctrico, que slo puede explicarse con un modelo de partculas para la luz:

El fotn: partcula de luz

Einstein ha contribuido enormemente a nuestro conocimiento sobre la luz. No slo demostr que la velocidad de la luz en el vaco (aproximadamente 300.000 km/s) no puede ser superada, sino que introdujo la idea del cuanto de luz.

En esencia la idea de Einstein consiste en considerar que la luz est formada por partculas ya que los cuantos son pequeos "paquetes" indivisibles de energa, a los que llam fotones. Recuerda que Newton plante la idea de la luz compuesta de partculas, a las que llam corpsculos. Los fotones pueden tener diferente energa dependiendo de su frecuencia, as una radiacin de frecuencia elevada est compuesta de fotones de alta energa. La relacin entre la frecuencia y la energa es:

donde E = energa ,h = constante de Planck y f = frecuencia.

Esta idea de Einstein explica por qu algunas radiaciones como la ultravioleta, los rayos X y los rayos gamma son perjudiciales para los seres vivos. Recuerda que todas estas radiaciones se encuentran en la zona de mayor frecuencia del espectro electromagntico, y por tanto tienen asociada una energa muy alta que puede producir alteraciones en nuestras clulas e incluso en nuestro ADN.

Una aproximacin a la teora de la relatividad

Casi todo el mundo sabe que ningn cuerpo puede alcanzar la velocidad de la luz. Esto es difcil de explicar con las leyes de la fsica clsica ya que comunicando la energa adecuada a un cuerpo podemos hacer que aumente su velocidad y no parece haber ninguna razn que nos impida acercarnos a la velocidad de la luz o incluso superarla.

Sin embargo, Einstein, en la teora de la relatividad, plantea que la masa de los cuerpos puede considerarse una forma de energa.

Si a una partcula que se desplaza a velocidades prximas a la de la luz le comunicamos energa, sta se traduce en un aumento de masa de la partcula y no en un aumento de velocidad, por eso decimos que no es posible que un cuerpo alcance la velocidad de la luz.

Segn los clculos de Einstein, si pudiramos ver un cuerpo que se moviera a unos 260.000 km/s observaramos que su masa se ha duplicado con respecto a la que tena en reposo.

Cuando la velocidad del cuerpo es baja (comparada con la de la luz), el aumento de masa que sufre si se le comunica energa es tan pequeo que no lo podemos medir. En este caso, tal como hacemos en la fsica clsica, podemos considerar que la masa de los cuerpos es constante.

La interaccin de la luz con la materia:

Como vimos, al igual que todas las ondas electromagnticas, las ondas luminosas se propagan en el vaco a una velocidad de 300000 km/seg, su velocidad en el aire es algo menor. Cuando una onda luminosa llega a un obstculo pueden ocurrir segn las caractersticas de este, las siguientes situaciones no excluyentes entre s:

Que se refleje total o parcialmente: parte o toda la energa vuelve al medio en que se propagaba.

Que se refracte parcialmente: parte de la energa sigue propagndose dentro del obstculo en forma de onda.

Que sea parcialmente absorbida: parte de la energa transportada por la onda se convierte en energa interna del cuerpo.

Que se transmita, si el obstculo es de un material y espesor que permite que toda la onda lo atraviese. De aqu surge la clasificacin antes de descripta de los cuerpos: opacos, traslcidos o transparentes.

Que se difracte, por ejemplo, si el tamao del obstculo es del orden de la longitud de onda, se produce la difraccin.

A) Difraccin e interferencia: Fenmenos tpicamente ondulatorios

Para explicar estos fenmenos se suele utilizar el modelo ondulatorio basado en el principio de Huygens que fundamentalmente consiste en lo siguiente:

Difraccin de la luz:

Este fenmeno fue descubierto en forma casual en el siglo XVI. De acuerdo con relatos de la poca en un ventanal de la catedral de Santa Mara de Fiore, en Florencia, se habra producido una abertura por donde penetraba un rayo de luz que proyectaba una imagen sobre el piso. El prroco de la iglesia dio la orden para que se cerrara el orificio, supervisando en forma personal el trabajo. A medida que se aplicaba la pastina el rayo de luz se haca cada vez mas pequeo, pero cuando el agujero estaba casi cerrado, dicha imagen comenz a aumentar de tamao. Algo as como si parte del rayo luminoso dejara de propagarse en lnea recta y doblara al atravesar el orificio. A este fenmeno se lo denomin difraccin.

La explicacin de la difraccin de la luz no era posible con la teora corpuscular de Newton de all que comenzara a cobrar importancia la teora ondulatoria de Huygens. Como vimos antes de acuerdo con el principio de Huygens, cada punto del orificio o abertura se convierte en un centro emisor de luz. Entonces este se dispersa lateralmente al atravesar el orificio dando varias imgenes.

La experiencia demuestra que para que la difraccin sea perceptible, la ranura deber tener un tamao similar al de la longitud de onda de la luz incidente. Como la longitud de las ondas luminosas es muy pequea con respecto a la dimensin de los cuerpos sobre los que inciden, casi toda la luz se propaga en forma rectilnea sin sufrir el fenmeno de difraccin. No sucede lo mismo con las ondas sonoras que llegan a medir varios centmetros de longitud y por eso es posible escuchar los sonidos que emite una fuente sonora que se encuentra detrs de una pared. Las ondas sonoras bordean los obstculos que encuentran en su trayectoria con mayor facilidad que las luminosas y se extienden en todos los sentidos.

Interferencia de la luz:

En Fsica, interferencia designa lo que ocurre cuando dos ondas se encuentran. Para entender este fenmeno es mejor acudir a las ondas que nos son ms familiares: las ondulaciones sobre la superficie del agua. Si tiramos dos piedras a un estanque tranquilo, se forman dos crculos de ondulaciones. Cuando las ondas de un crculo se encuentran con las de otro se forma una especie de rejilla. Lo que ocurre es lo siguiente: cuando dos ondas se encuentran en un punto la altura que alcanza la superficie del agua es la suma de las dos alturas que alcanzara con cada onda por separado; cada ondulacin es una sucesin de crestas en donde la superficie del agua alcanza una altura mxima, una sucesin de valles en donde la altura es mnima y est por debajo de la altura normal del agua. Por ello, en los puntos en donde coinciden dos crestas, la altura se dobla;, si coinciden dos valles la altura ser mnima y estar por debajo de la altura normal del agua y, cuando coincide un valle con una cresta, las dos ondas se contrarrestarn y la altura ser la normal, es decir, esos puntos se comportan como si no hubiera ondas. Este ltimo caso se llama interferencia destructiva.

Estas interferencias se dan en ondas de cualquier tipo. Un ejemplo: ltimamente se investiga una ingeniosa tcnica para insonorizar una habitacin. Consiste en crear una onda sonora que sea un negativo exacto de las ondas que llegan a la habitacin. La onda creada interferir destructivamente con las que llegan y en la habitacin reinar el ms absoluto silencio, a pesar de que hemos aadido un ruido al ruido!

Los fenmenos de interferencia ocurren tambin con la luz. Si hacemos pasar la luz de un color puro a travs de dos rendijas, las ondas que salen de ellas se comportan como las que se forman en el estanque alrededor de dos piedras. Si se registra la luz que llega a una cierta distancia de las rendijas, por ejemplo con una pelcula fotogrfica o con una pantalla, se ven unas bandas que son producto de interferencias destructivas y constructivas.

Reflexin de la luz

Decimos que la luz se refleja cuando parte de la luz cuando parte de la luz vuelve al medio del cual provena.

Leyes de la reflexin:

No todos los cuerpos se comportan de la misma manera frente a la luz que les llega. Por ejemplo, en algunos cuerpos como los espejos o los metales pulidos podemos ver nuestra imagen pero no podemos "mirarnos" en una hoja de papel.

Esto se debe a que existen distintos tipos de reflexin:

Cuando un haz de luz paralelo encuentra una superficie pulida y lisa, los rayos reflejados son paralelos, es decir tienen la misma direccin, a esta la llamamos reflexin especular.

Cuando hablamos de reflexin difusa los rayos son reflejados en distintas direcciones debido a la rugosidad de la superficie.

Refraccin de la luz.

Cuando una onda luminosa llega a la superficie que separa dos medios transparentes, se producen los fenmenos de reflexin y refraccin.

Experimentalmente se halla que la velocidad de propagacin de la luz se altera cuando pasa de un medio a otro. Cuando esto ocurre decimos que la luz experimenta refraccin. En general, la refraccin se produce cuando la luz pasa de un medio a otro donde las velocidades de propagacin son distintas.

Ley de la refraccin: Ley de Snell

ndice de refraccin: Es el cociente entre la velocidad de la luz en el vaco y la velocidad de la luz en el medio en cuestin:

Ejemplo: c = 300000 km/seg, v luz en el agua = 225564 km/seg

( n agua = 300000 km/seg / 225564 km/seg

n agua = 1.33 Esto quiere decir que la luz es 1,33 veces ms

rpida en el vaco que en el agua.

Como vimos en el ejemplo anterior, el ndice de refraccin es un nmero adimensional que me indica cun mas rpida es la velocidad de la luz en el vaco con respecto al medio en cuestin. Es importante aclarar que el ndice de refraccin no depende solamente del medio, sino tambin del color de la luz incidente.

Una vez definido el ndice de refraccin podemos replantear la ley de Snell antes descripta:

sen (1 / sen (2 = v1 / v2 ( 1/v1 . sen (1 = 1/v2 . sen (2 c/v1 . sen (1 = c/v2 . sen (2

n1 . sen (1 = n2 . sen (2Por lo tanto podemos escribir la ley de Snell como:

De la Ley de Snell se desprende que cuando un rayo luminoso se refracta de un medio a otro con mayor ndice de refraccin, entonces el ngulo de refraccin es menor que el de incidencia, es decir el rayo se refracta acercndose a la normal.

Angulo lmite o crtico:

Usando la ley de Snell podemos obtener una expresin que permita calcular el valor del ngulo lmite:

n1 . sen (1 = n2 . sen (2n1 . sen L = n2 . sen 90 L = ngulo lmiten1 . sen L = n2 . 1

( Dispersin de la luz

Ya sabemos que a la luz que procede del sol la llamamos luz blanca. Ahora qu es la luz blanca?. En realidad la luz blanca es una mezcla de luces de diferentes colores.

Cuando observamos el arco iris podemos ver los colores que componen la luz blanca. Este fenmeno, conocido como dispersin, se produce cuando un rayo de luz compuesta se refracta en algn medio quedando separados sus colores constituyentes.

En el caso del arco iris, la luz se dispersa al atravesar las gotas de agua.

Por lo tanto:

Ahora, por qu se dispersa la luz blanca?

Ya habamos visto que el ndice de refraccin no depende solamente del medio en el cual la luz se refracta sino tambin del color de la luz empleada. Como ejemplo vemos como vara el ndice de refraccin del vidrio con respecto al color:

Color de la luzn

Rojo1.5146

Amarillo1.5171

Azul1.5273

Violeta1.5325

Por lo tanto cada medio tiene un ndice de refraccin diferente para cada uno de los colores de la luz que inciden sobre ella. Entonces cuando un rayo de luz policromtico incide sobre una superficie que separa dos medios, cada uno de los colores que componen el rayo incidente experimentar diferente refraccin y el conjunto se propagar en el segundo medio como un haz divergente de rayos coloreados. Esto es lo que sucede cuando un haz de luz blanca (policromtica) como la del sol incide sobre una superficie como la de un prisma.

En el espectro los colores se hallan siempre en el mismo orden, los menos refractados son de color rojo y los ms violeta.

Teora de colores:

Para explicar la teora de colores se admite la teora ondulatoria de la luz, segn ella a cada color le corresponde una frecuencia caracterstica y propia.

ColorFrecuencia (Hz)Long. de onda en el vaco ()

Rojo4.6x10146500

Naranja5x10146000

Amarillo5.2x10145800

Verde5.7x10145200

Azul6.4x10144700

Violeta7.3x10144100

El rojo es el color de menor frecuencia y mayor longitud de onda.

El violeta es el color de mayor frecuencia y menor longitud de onda.

Si relacionamos la tabla anterior con los ndices de refraccin del vidrio vemos que cuanto menor sea la longitud de onda de un color mayor es la desviacin que experimentar en la refraccin. Recprocamente a mayor longitud de onda, menor desviacin.

Por lo tanto podemos concluir:

La luz blanca resulta de la superposicin de varios colores, luz policromtica, est formada por vibraciones luminosas de diferente longitud de onda y por consiguiente diferente frecuencia.

La luz monocromtica est formada por vibraciones de una sola longitud de onda o una sola frecuencia.

Qu es el color?

Llamamos color al conjunto de radiaciones que tienen frecuencias muy prximas le damos el nombre del color con el que el ojo humano las identifica. Ej: 600 nm amarillo. El color se produce al interactuar la luz con la materia.

El color es muy importante para el hombre. Nos solemos sentir cmodos cuando estamos rodeados de colores que nos resultan agradables y nos irritamos con los que nos resultan desagradables. Usamos cdigos de colores como en los semforos y nos identificamos con los colores de nuestras banderas.

En la retina hay unas clulas llamadas conos que reaccionan de diferente forma segn la longitud de onda de la radiacin que les llegue. Esto se debe a que los conos poseen distintas sustancias sensibles a una longitud de onda determinada aunque, en menor medida, tambin reaccionan ante longitudes de onda prximas por encima y por debajo.

La percepcin del color implica que nos lleguen ondas luminosas a los ojos, donde se convierten en impulsos nerviosos que se envan al cerebro para que sean interpretados y nos produzcan la sensacin del color.

Existen personas que tienen dificultades para diferenciar algunos colores debido a defectos en la retina o a alguna disfuncin de los procesos nerviosos del ojo. Este defecto se conoce como daltonismo en referencia al qumico ingls John Dalton, que lo padeca y fue el primero en describirlo.

Otra enfermedad relacionada con la percepcin del color es la acromatopsia, y las personas que la padecen ven en blanco y negro.

El color, por tanto, no slo interesa a fsicos y a qumicos, sino que es estudiado tambin por fisilogos, psiclogos, por los artistas, etc.

De qu depende el color de un cuerpo?

Depende de: * La naturaleza de su superficie.

* Del tipo de luz que la ilumina.

Un objeto se ve con su propio color si se lo ilumina con luz blanca o con luz de su mismo color.

Atributos del color:

Matiz o tonalidad: Se refiere al nombre del color, al tipo de frecuencia de la radiacin. Como no es una radiacin completa, un color es un conjunto de radiaciones prximas, no es un valor cuantitativo y se da cualitativamente segn la frecuencia dominante.

Brillo: Es la intensidad subjetiva con que vemos el color.

Saturacin: Es la pureza del color. Cuanto mas blanco contiene menos saturado est el color. Ej: rojo plido

Mezcla de colores:

La mezcla de colores que da lugar a infinitas tonalidades, se puede dar de dos maneras:

Mezcla aditiva: Se logra mezclando luces de colores sobre una pantalla blanca.

Mezcla sustractiva: Se logra mezclando pigmentos que absorben una parte de la luz reflejando el resto.

A) Mezcla aditiva

Los colores primarios son: * Rojo

* Verde Red-Green-Blue (RGB)

* Azul

Si mezclamos los colores obtenemos: * ROJO + VERDE = AMARILLO

* ROJO + AZUL = MAGENTA

* AZUL + VERDE = CIAN

Cada pareja de colores con los que se puede conseguir el blanco se llama pareja de colores complementarios.

Se puede reproducir cualquier sensacin de color mezclando diferentes cantidades de luces roja, verde y azul. Por eso se conocen estos colores como colores primarios aditivos.

B) Mezcla sustractiva

Los colores primarios para la mezcla sustractiva son:

MAGENTA-CIAN-AMARILLO

El pigmento cian tiene ese color porque absorbe toda la radiacin roja y refleja la verde y la azul. El pigmento amarillo absorbe todo el azul y refleja el rojo y el verde. Si mezclamos cian y amarillo el color resultante refleja el doble de verde que de rojo o azul y por lo tanto se ve verde. Si a esta mezcla le aadimos el magenta, que absorbe todo el verde, el resultado ser el negro.

Todos los procedimientos para imprimir colores sobre una superficie como papel, fotos, etc se basan en la mezcla sustractiva.

La formacin de colores en la televisin est basada en la mezcla aditiva ya que no emite luz reflejada sino producida directamente en la pantalla.

El Sol y todas las estrellas son fuentes naturales, mientras que las lamparitas, la linterna, la vela son fuentes artificiales porque son producto de la actividad humana.

El Sol es una notable fuente de luz. El centro solar es un horno enorme, con elevada temperatura y presin, donde 630000000 de toneladas de hidrgeno se fusionan transformndose en helio a cada segundo. De esa cantidad de hidrgeno, 4600000 toneladas desaparecen convirtindose en energa y luz. Este proceso se llama fusin nuclear que es el que tambin acontece en las estrellas.

Cada punto de una fuente luminosa emite ondas esfricas cuyo centro se encuentra en dicho punto.

El plano tangente a todas las ondas producidas constituye un frente de ondas.

Todos los puntos de un frente de ondas se pueden considerar como centros emisores de pequeas ondas secundarias que se desplazan como ondas esfricas.

Despus de un cierto tiempo, el frente de ondas se encontrar a una determinada distancia de la fuente luminosa, formando un plano CD paralelo al plano AB.

Entonces los frentes de ondas sucesivos se propagan como planos paralelos a la velocidad de 300000 km/seg.

La direccin de propagacin de la onda es perpendicular al frente de ondas y se puede representar por medio de una recta que denominamos rayo de luz.

El rayo de luz es una forma simplificada para representar la propagacin de las ondas luminosas y que permite explicar de un modo sencillo ciertos fenmenos como la reflexin y la refraccin,

Fuente luminosa

Direccin de propagacin

B D F H

A C E G

En este grfico se observa que la difraccin se hace observable cuando el tamao de la abertura es del orden de magnitud de la onda incidente.

El rayo incidente y el rayo reflejado se encuentran en el mismo plano.

La perpendicular (N) al espejo en el punto de incidencia se llama normal.

El ngulo de incidencia (i) es el ngulo que forma el rayo incidente con la normal.

El ngulo de reflexin (r) es el que forma el rayo reflejado con la normal.

El ngulo incidente es igual al ngulo reflejado: i = r

Una superficie lisa que refleja especularmente la luz se denomina espejo.

La mayora de los cuerpos reflejan difusamente la luz y es lo que permite verlos.

Superficie rugosa.

Reflexin difusa,

Superficie lisa.

Reflexin especular

El fenmeno de refraccin consiste en el cambio de direccin de propagacin de un haz de luz al pasar de un medio a otro. Esto slo puede suceder cuando la luz se propaga con velocidades distintas en los dos medios.

En 1620 Snell encontr la relacin entre el ngulo de incidencia y el refractado:

(1 = ngulo incidente

(2 = ngulo refractado

v1 = velocidad de la luz en el medio 1

v2 = velocidad de la luz en el medio 2

sen (1 = v1 LEY DE SNELL

sen (2 v2

Medio 1

Medio 2

n1 = ndice de refraccin en el medio 1

c = velocidad de la luz en el vaco

v1 = velocidad de la luz en el medio 1

EMBED Equation.3

n1 = c

v1

Luz blanca

n1 . sen (1 = n2 . sen (2

Si consideramos dos medios n1 y n2 tal que n1 ( n2 y hacemos incidir un rayo del medio 1 (ej vidrio) al medio 2 (aire) ste se refracta alejndose de la normal. De acuerdo con la Ley de Snell cuanto mayor sea el ngulo de incidencia mayor ser el ngulo refractado. Por lo tanto habr un rayo (en este caso el 4) que presentar un rayo refractado tangente a la superficie de separacin de ambos medios, es decir el ngulo refractado es de 90. Al ngulo de incidencia que se refracta de esta manera se lo llama ngulo lmite o crtico. Cualquier rayo que incide con un ngulo mayor al crtico, no se refractar y se comprueba que se refleja totalmente. A este fenmeno se lo llama reflexin total.

Sen L = n2 / n1

Dispersin de la luz es el fenmeno por el cual la luz se descompone en los colores que la constituyen.

E = h.f

Al cambiar de medio, la onda modifica su velocidad de propagacin, lo que produce una desviacin de su direccin.

Teniendo en cuenta que la velocidad de propagacin se expresa como

EMBED Equation.3

Como la onda no modifica su frecuencia, al variar la velocidad vara proporcionalmente la longitud de onda

Amarillo

Verde

Azul

Prcticamente todos los objetos reflejan colores que estn formados por todo un conjunto de frecuencias. Si vemos un objeto verde probablemente est reflejando un poco de amarillo, y un poco de azul, adems del verde ya que estos colores estn cerca del verde en el espectro luminoso. Si lo iluminas con color amarillo lo vers amarillo, en cambio si lo iluminas con color rojo, lo vers oscuro ya que no puede reflejar este color

Luz blanca

Luz Naranja

Luz roja

Luz Amarilla

Filtro naranja

Filtro verde

Luz amarilla

Si tienes filtros de colores (vidrios o papeles de colores) dejan pasar el color del filtro y las frecuencias cercanas. As si colocamos un filtro color naranja frente a la luz blanca, este dejar pasar rojo, naranja y amarillo. Si luego colocamos un filtro verde, este solo dejar pasar el color amarillo

Cian

Magenta

Amarillo

rojo

Azul

rojo

verde

rojo

verde

Azul

verde

Azul

11

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_1184518817.unknown