2.1.2 A luz

É un fenómeno que se xera en procesos nos que se emite enerxía; por exemplo a luz que nos chega do sol e das estrelas é un efecto das reaccións de fusión, a que dá unha candea é un efecto que se produce por unha combustión.

Proba de que a luz é enerxía está en que todas as fontes de luz dan calor. Por outra banda, sabemos que a luz se propaga polo baleiro, o que significa que non se apoia en partículas materiais para trasladarse, por iso dicimos que é unha radiación.

Pódese definir a luz como a enerxía que se propaga en forma de radiación movéndose en liña recta e en todas as direccións.

A luz tamén é unha onda, un tipo de onda chamada electromagnética, que se propaga en todas direccións e transmite enerxía sen transporte de materia.

Propagación da luz

A luz propágase como un movemento ondulatorio, coa diferenza de que non necesita ningún soporte material, aínda que tamén o pode facer a través da materia. Os corpos que permiten o seu paso chámanse transparentes (auga ou vidro) e os que impiden o seu paso da luz denomínanse opacos (madeira ou metal).

Hai unha serie de feitos que nos fan pensar que a luz se propaga en liña recta como por exemplo as sombras que proxectan os obxectos opacos, cando observamos como a luz do sol pasa a través dos buratos dunha persiana ou entre as nubes, os contorno, os eclipses, etc. Para representar a propagación da luz utilízanse raios, que son rectas na dirección da propagación da luz a partires dun foco luminoso.

A luz propágase no baleiro e no aire case que á mesma velocidade 300.000 km/s (é a máxima velocidade con que se podería mover calquera corpo, represéntase coa letra c). Cando a luz atravesa unha substancia transparente a súa velocidade é menor que no baleiro, por exemplo a velocidade de propagación da luz na auga é de 225.000 km/s.

O índice de refracción dunha substancia é o cociente entre a velocidade da luz no baleiro (c) e a velocidade da luz nesa substancia:

O índice de refracción é case igual a 1 para o aire, e maior que 1 para as demais substancias transparentes. É un número sen unidades.

Pode comprobalo en moitas situacións cotiás, como cando a luz do sol pasa a través dos buratos dunha persiana, ou entre as nubes.

Reflexión e refracción da luz

A reflexión e a refracción da luz son dous efectos que se explican a partir da propagación rectilínea da luz. Trátase da desviación que sofren os raios da luz cando esta rebota nun medio opaco ou pasa a outro medio diferente.

• Reflexión. É a desviación que sofren os raios ao atoparen unha superficie opaca e volver reflectidos ao medio de procedencia. A reflexión fai que apareza unha imaxe simétrica do obxecto que se atope diante.

A semellanza entre o obxecto e a súa imaxe é maior canto máis lisa e pulida sexa a superficie sobre a que se reflicte. Onde mellor se aprecia e nos espellos o na auga calma.

Distínguese entre:

• Reflexión especular: o obxecto reflectido apreciase claramente pois a superficie onde se reflicte e lisa e pulida.

 

Reflexión da luz na auga	Reflexión da luz nun espello	Luz láser reflectida nun espello
Na reflexión especular, os raios de luz reflectidos son paralelos entre si, non se dispersan

  

• Reflexión difusa: o obxecto reflectido vese difuso pois a superficie de reflexión é rugosa ou pouco puída.

 

Reflexión difusa

• Refracción. Ademais de reflectirse, cando a luz chega á superficie de separación entre dúas substancias transparentes, parte da luz penetra na segunda substancia cambiando a súa dirección de avance. A este fenómeno chámaselle refracción.

 

O cambio de dirección débese ao cambio de velocidade da luz ao pasar dun medio transparente a outro; observe na imaxe un feixe láser vermello cando pasa do aire (arriba na figura) á auga (abaixo).

 

Canto máis diferentes son os índices de refracción das dúas substancias transparentes, maior é o ángulo de desviación do raio refractado.

 

Cando vostede introduce un lapis en auga semella que rompe; é debido á refracción da luz que sae da parte do lapis somerxida na auga.

 

Tamén é esta a causa de que os peixes semellen estar máis cerca da superficie da auga do que realmente están.

Absorción

É un proceso moi ligado á cor. O ollo humano só é sensible ás radiacións dun pequeno intervalo do espectro electromagnético: son as cores que mesturadas forman a luz branca. A súa distribución espectral é:

 

Tipo de radiación	Longitudes de onda (nm)
Violeta	380-436
Azul	436-495
Verde	495-566
Amarillo	566-589
Naranja	589-627
Rojo	627-770

 

Cando a luz branca choca cun obxecto, unha parte das cores que a compoñen son absorbidas pola superficie e o resto son reflectidas. As compoñentes reflectidas son as que determinan a cor que percibimos. Se as reflicte todas a cor é a branca e se as absorbe todas a cor percibida é a negra.

Un obxecto é vermello porque reflicte a luz vermella e absorbe as demais compoñentes da luz branca. Se iluminamos o mesmo obxecto con luz azul, verémolo negro porque o corpo absorbe esta compoñente.

Luz e visión

Grazas á luz natural, emitida polo sol, ou a artificial dunha lámpada, pódese observar aquilo que non é posible ver na súa ausencia.

Todos os corpos que emiten luz propia, como o Sol, as estrelas ou as lámpadas, reciben o nome de fontes de luz primaria ou corpos luminosos,para distinguilos dos corpos iluminadosou fontes de luz secundaria que só reflicten a luz recibida doutras fontes. Durante a noite podemos ver a lúa, aínda que non teña luz propia, porque reflicte a luz que recibe do sol. A lúa é, xa que logo, unha fonte de luz secundaria.

Os corpos iluminados clasifícanse segundo a cantidade de luz que deixan pasar ao seu través en:

• Opacos: impiden o paso total da luz, como os metais.

• Transparentes: deixan pasar a luz, como os cristais ou a auga.

• Translúcidos: os que permiten o paso parcial da luz, como o papel de fumar ou o cristal esmerilado, que deixa pasar a luz pero distorsiona a imaxe dos obxectos.

Espectro da luz

Se sobre a cara dun prisma de cristal facemos incidir un raio de luz branca; podemos observar que a luz é un conxunto de radiacións de distinta frecuencia e magnitude de onda, e descomponse orixinando unha serie de raios de distintas cores.

Este fenómeno prodúcese na natureza, cando logo de chover aparece no ceo o arco da vella, debido a que as pingas de auga actúan coma pequenos prismas que refractan a luz e a dividen nun espectro de cores chamado espectro visible. A descomposición da luz en diversas cores coñécese como dispersión da luz.

A luz que máis se refracta ou desvía é a violeta, e a que menos, a vermella, xa que a velocidade de propagación vai cambiado do violeta ao vermello. É por iso que se pode afirmar que a velocidade de propagación da luz en todas as cores non é a mesma.

 

Arco da vella. Observe o segundo arco, menos luminoso	Dispersión da luz branca nun prisma de vidro

 

 

O arco da vella prodúcese cando a luz do sol entra nas pingas de auga da chuvia, reflíctese dentro da pinga e sae dela de novo ao aire.

 

Aplicacións prácticas

Unha das aplicacións máis útiles da refracción son as lentes e os aparellos que as utilizan: lentes para os ollos, obxectivos das cámaras fotográficas, vídeo e televisión, telescopios, microscopios, prismáticos.

 

Unha lente ben coñecida é a lupa. Igual que ela, todas as lentes teñen dúas superficies nas que se refracta a luz, desviando o seu camiño. As lentes son normalmente de vidro, aínda que poden ser doutros materiais.

 

• Lentes converxentes e diverxentes. As lentes poden ser converxentes e diverxentes. As lentes converxentes, como a lupa, tenden a xuntar os raios de luz que chegan a ela, entanto que as lentes diverxentes tenden a separalos; vexa as fotografías seguintes:

 

Lente converxente Son máis grosas na parte central que nos extremos.	Lente diverxente Son máis estreitas na parte central.

 

Unha das aplicacións máis importantes das lentes é a corrección dos defectos de visión do ollo, como a miopía e a hipermetropía.

 

O ollo ten a súa propia lente, o cristalino, que é unha lente converxente. Os músculos do ollo aumentan ou diminúen o poder converxente do cristalino de xeito que os raios de luz que o cruzan converxen na retina, no fondo do ollo.

 Nun ollo miope (con miopía) o cristalino é demasiado converxente, e os raios de luz crúzanse antes de chegar á retina, co resultado de que a visión é borrosa (un punto pequeno dun obxecto vese como un círculo). Este defecto corríxese pondo diante do cristalino unha lente diverxente: 

Ollo con miopía	Corrección da miopía cunha lente diverxente

 Pola contra, no ollo hipermétrope os raios de luz baten contra a retina sen chegar a cruzarse; corríxese con lentes converxentes

Ollo con hipermetropía	Corrección da hipermetropía cunha lente converxente