La Naturaleza de la Luz

La luz viaja en **línea recta**. Su valor de velocidad es constante, aproximadamente **3 x 10⁸ m/s**. Es una **onda electromagnética**. La luz, al considerarse onda, no necesita de un medio material para propagarse.

Espectro Electromagnético

Es el conjunto de frecuencias que indica la cantidad de **energía** que transporta una determinada onda lumínica.

El espectro visible (luz visible) se encuentra aproximadamente entre los **400 nanómetros (nm)** y los **700 nm**, representado por el arcoíris.

El espectro comienza con poca longitud de onda, poca energía y alta frecuencia, y al avanzar, estos valores se invierten.

Casos de la vida cotidiana (Ejemplos de Ondas Electromagnéticas)

• **Rayos Gamma:** ~10⁻¹¹ nm
• **Rayos X:** 10⁻¹¹ m a 10⁻⁸ m
• **Radiación Ultravioleta:** 10⁻⁷ m a 10⁻⁸ m
• **Luz Visible:** 700 nm a 400 nm
• **Radiación Infrarroja:** 10⁻³ m a 10⁻⁶ m
• **Microondas:** 1 mm a 1 m

Proyección de la Luz

La luz viaja en línea recta. Los materiales se clasifican según su interacción con la luz:

• **Transparentes:** Permiten el paso de **toda** la luz.
• **Translúcidos:** Permiten el paso de un **porcentaje** de luz.
• **Opacos:** **No** permiten el paso de la luz.

Sombra

La sombra se forma cuando un objeto opaco actúa como **obstáculo** e intercepta la luz.

• **Umbra:** La parte más oscura de la sombra.
• **Penumbra:** La parte más clara o difusa de la sombra.

Propiedades de la Luz

Estas propiedades describen el **comportamiento** de una onda lumínica:

1. Reflexión: Indica que una onda lumínica puede viajar por un medio, encontrarse con una superficie, **rebotar** y seguir su viaje. En una reflexión ideal, el rayo incidente y el rayo reflejado, en relación con la normal, son iguales.
   • a) Difusa: Ocurre en una superficie **rugosa**. El ángulo formado por los rayos es distinto, por lo que la imagen es **distorsionada y borrosa**.
   • b) Especular: Ocurre en una superficie **lisa**. La reflexión es perfecta, generándose una imagen **idéntica** del objeto.
2. Refracción: Una onda lumínica puede viajar por un determinado medio y **cambiar a otro**, siempre y cuando el medio sea transparente. Este cambio implica una variación en la velocidad de la luz (Índice de Refracción).
3. Difracción: La luz puede **bordear un obstáculo** o pasar a través de una rendija estrecha.

Fenómenos Asociados a la Luz

• a) Interferencia: Dos ondas lumínicas **interaccionan** entre sí. Esto se observa, por ejemplo, en la forma de arcoíris en una burbuja de jabón.
• b) Polarización: Mediante un instrumento especializado (polarizador), solo pasa un tipo de onda. Se utiliza en cámaras profesionales. Los polarizadores son materiales transparentes.
• c) Efecto Doppler en la Luz: Ocurre con el movimiento de las galaxias. Si una galaxia se acerca o se aleja del observador, su luz tendrá un **corrimiento hacia el rojo o hacia el azul**.

Espejos: Reflexión

Un espejo es una superficie muy pulida que puede llegar a reflejar el **100%** de la luz que recibe.

Tipos de Espejos

1. Espejos Planos: Forman una imagen **virtual** (no es lo que estamos viendo), **derecha** y de **igual tamaño** que el objeto.
2. Espejos Curvos:
   • a) Cóncavo: Corresponde a la parte interna de una circunferencia. Los rayos paralelos llegan y convergen en un punto (el foco).
   • b) Convexo: Corresponde a la parte externa de una circunferencia. Los rayos llegan y se dispersan (divergen).

Formación de Imágenes en Espejos Curvos

Para determinar la formación de una imagen, es necesaria la interacción de dos o tres **rayos notables**. Los rayos notables son aquellos que salen desde el objeto y cuya trayectoria después de chocar con el espejo es conocida.

Rayos Notables

1. Rayo Focal: Sale desde el objeto, pasa por el foco, choca con el espejo y se devuelve **paralelo** al eje principal.
2. Rayo Paralelo: Viaja saliendo desde el objeto y siguiendo paralelamente al eje principal, choca en el espejo y pasa por el **foco**.
3. Rayo Radial: Rayo que sale desde el objeto y viaja en dirección al centro de curvatura (C), rebota en el espejo y se devuelve por la **misma trayectoria** que ha llegado.

Tabla de Formación de Imágenes en Espejos Convexos

Tabla de Formación de Imágenes en Espejos Cóncavos

Lentes: Refracción

Las lentes son materiales **transparentes** por donde la luz pasa, cambiando de medio y de velocidad. Su fenómeno principal es la **refracción**.

Tipos de Lentes

1. Lentes Convergentes: Son más anchos en la parte central que en los extremos. La luz que incide en ellos se refracta y converge hacia el **foco**.
2. Lentes Divergentes: Son más anchos en los extremos que en el centro. La luz se refracta y se aleja, pareciendo provenir de la parte externa del foco.

*Nota histórica: En 1249, Roger Bacon mencionó que los lentes mejoraban la visión, aunque los chinos ya los utilizaban siglos antes.

Formación de Imágenes en Lentes

Se necesitan rayos notables modificados por el fenómeno de la refracción.

Rayos Notables Modificados por Refracción

1. Rayo Paralelo: Luz que sale desde el objeto, viaja paralelo al eje principal y se refracta en la mitad. Si el lente es convergente, pasa por el foco. Si es divergente, la luz se aleja como proyección del foco.
2. Rayo Radial (Central): Luz que viaja en dirección al centro del lente, sin desviarse significativamente, ya sea convergente o divergente.
3. Rayo Focal: Luz que pasa por el foco, refractándose en la mitad y siguiendo su viaje **paralelo** al eje principal. Ocurre de manera similar en ambos tipos de lentes.

Tabla de Formación de Imágenes en Lentes Divergentes

Tabla de Formación de Imágenes en Lentes Convergentes

Etiquetas: espectro electromagnético, Luz, Óptica, Reflexion, Refraccion