LA NATURALEZA DE LA LUZ hormando_salomon — 24-04-2007 GTM 1 @ 14:35
“NATURALEZA Y PROPAGACION DE LA LUZ”
Composición de la Luz:
es una onda electromagnética, compuesta por partículas energizadas llamadas fotones, capaz de ser percibida por el ojo humano y cuya frecuencia o energía determina su color. La ciencia que estudia las principales formas de producir luz, así como su control y aplicaciones se denomina luminotecnia.
La luz se compone de partículas energizadas denominadas fotones, cuyo grado de energía y frecuencia determina la longitud de onda y el color. Según estudios científicos, la luz sería una corriente de paquetes fotónicos que se mueven en el campo en forma ondulatoria por un lado y en forma corpuscular por otro.
Refracción de la luz:
Una refracción es la desviación de un haz de luz provocado por el cambio de medio a otro con distinto IOR (Índice de refracción). Este fenómeno puede ser observado cuando uno introduce un lápiz en un vaso con agua o cuando una lupa concentra los rayos de luz en un sólo punto.
La refracción es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio a otro. Sólo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si éstos tienen índices de refracción distintos. La refracción se origina en el cambio de velocidad que experimenta la onda. El índice de refracción es precisamente la relación entre la velocidad de la onda en un medio de referencia (el vacío para las ondas electromagnéticas) y su velocidad en el medio de que se trate.
Un ejemplo de este fenómeno se ve cuando se sumerge un lápiz en un vaso con agua: el lápiz parece quebrado.
También se produce cuando la luz atraviesa capas de aire a distinta temperatura, de la que depende el índice de refracción. Los espejismos son producidos por un caso extremo de refracción, denominado reflexión total.
Lápiz en un vaso con agua
Al colocar un lápiz en un vaso con agua, se puede observar el lápiz como que estuviera quebrado. Esto es debido a la refracción de la luz en la interfase aire-agua.
Reflexión de la Luz:
Ocurre cuando una onda luminosa incide sobre una superficie lisa que separa dos medios y es reemitida hacia la fuente.
Pero si la velocidad de propagación luminosa es distinta en cada medio, el rayo es desviado y se produce la refracción.
La relación entre la energía de la luz reflejada y el incidente se llama factor de reflexión.
1.- Efecto de reflexión:
Luz incidente proviene en la dirección de la flecha, y parte es reflejada. El efecto de refracción es producido a través del cuerpo con la parte de luz absorbida por la materia.
Reflexión de un objeto en un espejo plano
Se coloca un objeto delante de un espejo plano. Utilizando un papel cuadriculado se puede determinar la ubicación de la imagen del objeto en el espejo.
Reflexión de la Luz en el agua:
Ondas Esféricas:
En física, las ondas esféricas son ondas tridimensionales que se propapan a la misma velocidad en todas direcciones. Se llaman ondas esféricas porque sus frentes de ondas son esferas concéntricas, cuyo centro coincide con la posición de la fuente de la perturbación en todas las direcciones.
Las ondas sonoras es una onda esférica tridimensional cuando se propaga a través del aire en reposo. También la luz se propaga en forma de ondas esféricas a través del aire, el vacío o el agua.
Difracción de la Luz:
En física, la difracción es un fenómeno característico de las ondas que consiste en la dispersión y curvado aparente de las ondas cuando encuentran un obstáculo. La difracción ocurre en todo tipo de ondas, desde ondas sonoras, ondas en la superficie de un fluido y ondas electromagnéticas como la luz y las ondas de radio. También sucede cuando un grupo de ondas de tamaño finito se propaga; por ejemplo, por culpa de la difracción, un haz angosto de ondas de luz de un láser deben finalmente divergir en un rayo más amplio a una distancia suficiente del emisor.
Comparación entre los patrones de difracción e interferencia producidos por una doble rendija (arriba) y cinco rendijas (abajo).
Difracción de la luz por una hojilla de rasurar
Al colocar una hojilla de rasurar entre una fuente de luz monocromática y una pantalla de proyección, se puede obtener el patrón de difracción de la hojilla y observar la franja claro-obscura de los márgenes.
Polarización y sus estados:
Este fenómeno de polarización solo se da con ondas transversales, pero no con longitudinales, ya que implica, según acabamos de ver, una asimetría respecto del eje en la dirección de propagación. Si se demuestra que un haz luminoso puede ser polarizado, llegaremos a la conclusión de que las ondas luminosas son transversales.
Vimos anteriormente que las ondas electromagnéticas son ondas planas transversales, ya que los campos eléctrico y magnético oscilan perpendicularmente a la dirección de propagación. Por otro lado, los planos de oscilación del campo eléctrico y magnético son normales entre sí. Consideraremos solo la oscilación del campo eléctrico y asimilaremos las vibraciones luminosas a estas oscilaciones. Un haz luminoso en el que las oscilaciones del campo eléctrico se verifiquen siempre en el mismo plano se denomonará, según hemos visto antes, haz luminoso polarizado.
(a)= Haz de luz polarizado (b)= Haz de luz sin polarizar.
La luz natural no está polarizada. La luz emitida por un manantial está constituida por una serie de trenes de ondas procedentes de átomos distintos; en cada uno de estos trenes de ondas el campo eléctrico oscila en un plano determinado, pero, en general, su orientación es distinta de unos a otros.
Dado el enorme número de moléculas y átomos de un manantial luminoso, se comprende el gran número de trenes de ondas que constituye un haz de luz y, por consiguiente, la existencia en éste de ondas polarizadas en todas las direcciones transversales posibles.
Doble Refracción:
Birrefringencia o doble refracción.
La birrefringencia, también conocida como doble refracción, se observa cuando una radiación luminosa incide sobre un medio no isótropo, la onda se descompone en dos distintas que se propagan en diferentes direcciones.
La primera sigue las leyes normales de la refracción y se llama rayo ordinario; la otra tiene una velocidad y un índice de refracción variables y se llama rayo extraordinario. Ambas ondas están polarizadas perpendicularmente.
Este efecto se puede observar en la calcita o espato de Islandia.
Doble refracción en una interfase aire-agua y agua-aire
Se tiene una caja de vidrio en cuyo interior se encuentra otra caja de vidrio más pequeña que contiene agua con una gotita de leche. En la caja externa se coloca un poco de humo. Al hacer incidir un rayo láser con un ángulo en la caja de vidrio externa, se puede observar la refracción del mismo en la interfase aire-agua y posteriormente en la interfase agua-aire.
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