¿De qué
están hechas las moléculas?
ACTIVIDAD 3
¿La luz
es una onda?
1. LUZ
Se llama luz (del latín lux, lucis) a la parte de la radiación electromagnética que puede ser percibida por el ojo humano. En física, el término luz se
usa en un sentido más amplio e incluye todo el campo de la radiación conocido
como espectro electromagnético, mientras que la
expresión luz visible señala específicamente la radiación en
el espectro visible.
La óptica es la rama de la física que estudia el
comportamiento de la luz, sus características y sus manifestaciones.
El estudio de la luz revela una serie de características y efectos
al interactuar con la materia, que permiten desarrollar algunas teorías sobre
su naturaleza.
Se
ha demostrado teórica y experimentalmente que la luz tiene una velocidad
finita. La primera medición con éxito fue hecha por el astrónomo danés Ole
Roemer en 1676 y desde entonces numerosos experimentos han
mejorado la precisión con la que se conoce el dato. Actualmente el valor exacto
aceptado para la velocidad de la luz en el vacío es de 299.792.458 m/s.
2. REFRACCION
La refracción es el cambio brusco de dirección que
sufre la luz al cambiar de medio. Este fenómeno se debe al hecho de que la luz
se propaga a diferentes velocidades según el medio por el que viaja. El cambio
de dirección es mayor cuanto mayor es el cambio de velocidad, ya que la luz
recorre mayor distancia en su desplazamiento por el medio en que va más rápido.
La ley de Snell relaciona el cambio de ángulo con el
cambio de velocidad por medio de los índices de refracción de los medios.
Como la refracción depende de la energía de la luz, cuando se hace pasar luz blanca o policromática a través de un medio no paralelo, como un prisma, se produce la separación de la luz en sus diferentes componentes (colores) según su energía, en un fenómeno denominado dispersión refractiva. Si el medio es paralelo, la luz se vuelve a recomponer al salir de él.
Ejemplos muy comunes de la refracción es la ruptura aparente que
se ve en un lápiz al introducirlo en agua o el arcoíris.
3.
Naturaleza de la luz
La luz presenta una
naturaleza compleja: depende de cómo la observemos se manifestará como una onda o como una partícula.
Estos dos estados no se excluyen, sino que son complementarios. Sin embargo,
para obtener un estudio claro y conciso de su naturaleza, podemos clasificar
los distintos fenómenos en los que participa según su interpretación teórica:
Teoría ondulatoria
Descripción
Esta teoría,
desarrollada por Christiaan
Huygens, considera que la luz es una onda electromagnética, consistente en un campo
eléctrico que varía en el tiempo generando a su vez
un campo magnético y viceversa, ya que los campos eléctricos variables generan campos
magnéticos (ley
de Ampère) y los campos magnéticos variables generan campos
eléctricos (ley
de Faraday). De esta forma, la onda se autopropaga indefinidamente a
través del espacio, con campos magnéticos y eléctricos generándose
continuamente. Estas ondas electromagnéticas son sinusoidales, con
los campos eléctrico y magnético perpendiculares entre sí y respecto a la
dirección de propagación.
Para poder describir una
onda electromagnética podemos utilizar los parámetros habituales de cualquier onda:
§ Amplitud (A): Es la longitud máxima
respecto a la posición de equilibrio que alcanza la onda en su desplazamiento.
§ Periodo (T): Es el tiempo necesario
para el paso de dos máximos o mínimos sucesivos por un punto fijo en el
espacio.
§ Frecuencia (ν): Número de oscilaciones
del campo por unidad de tiempo. Es una cantidad inversa al periodo.
§ Velocidad de propagación
(V): Es la distancia que recorre la onda en una unidad de tiempo. En el caso
de la velocidad de propagación de la luz en el vacío, se representa con la letra c.
La velocidad, la
frecuencia, el periodo y la longitud de onda están relacionadas por las
siguientes ecuaciones:
4. Descomposición de la
luz
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Uno de los fenómenos más hermosos que ocurren en la naturaleza es un arco iris, el cual es una consecuencia de la descomposición de la luz.
Ilustración que
muestra a Newton experimentando con la luz.
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Desde la antigüedad el arco iris ha sido un misterio, incluso mucha gente
se preguntaba por la fuente de los colores de la cual provenía (un arco iris
puede producirse artificialmente con prismas).
En 1666, Isaac Newton, realizó sus primeros experimentos sobre
los colores al producirlos haciendo pasar por un prisma un rayo estrecho deluz.
Newton denominó espectro al arreglo ordenado de colores desde el violeta hasta el rojo. Él creyó que
alguna imperfección en el vidrio era la causa del espectro, y para verificar su
suposición hizo que el espectro producido por un prisma incidiera sobre otro,
pero orientado inversamente (al revés).
Si el espectro fuera causado por irregularidades, en el segundo prisma
debería haber aumentado el ensanchamiento de los colores. En vez de esto, se
formó un punto de luz blanca. Luego de otros experimentos, se convenció de
que la luz blanca está formada por colores. Hoy en día se sabe que
cada color en el espectro está asociado con una longitud de onda específica.
Este conjunto cromático, denominado espectro de la luz blanca, puede observarse más fácilmente si se recibe en
una pantalla. Al volver a combinar todos los colores del espectro que se
obtiene nuevamente la luz blanca.
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El espectro visible es una porción muy pequeña del espectro
electromagnético.
Si un rayo de sol, un haz de luz blanca, se hace pasar a través de un
vidrio, se observa que esta luz sufre una descomposición y se separa en luces
de diferentes colores. Estos colores son el rojo, naranja, amarillo,
verde, azul, añil y violeta.
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De acuerdo a esto, se puede entonces concluir que la luz blanca está
constituida por la superposición de todos los colores nombrados
anteriormente. Al penetrar superpuestos los colores en el vidrio, cada color
sufre una desviación distinta, por este motivo, el haz que penetra el
vidrio se presenta en forma multicolor.
Este fenómeno, en el cual la luz blanca se separa en diversos colores, se denomina descomposición
de la luz. Por lo tanto, al penetrar la luz blanca en el vidrio se descompone (o "dispersa") en los colores
que la forman.
La separación de los colores es muy pequeña, y en ocasiones difícil de
observar.
Se puede conseguir una descomposición más acentuada de la luz blanca si se
hace pasar el haz por dos refracciones sucesivas. Esto sucede cuando se
hace incidir un haz de luz blanca en un prisma de vidrio como el que se muestra
en la figura. El haz sufre una descomposición al penetrar en el prisma y,
nuevamente, al salir de él, lo cual provoca una mayor separación de los
colores.
5. Arcoiris
Al comenzar, dijimos que el arco iris es una consecuencia de la descomposición de la luz.
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Ahora, en explicación simple, diremos que un arco iris se forma cuando los
rayos del sol atraviesan las gotas de lluvia. La luz del sol está compuesta de
todos los colores, los cuales mezclados producen iluminación. Cuando la luz del
sol penetra las gotas de agua, se refleja en las superficies interiores.
Mientras pasa a través de las gotas, la luz se separa en sus colores que la
componen, lo que produce un efecto muy similar al de un prisma. Obviamente,
esta dispersión se produce en todas las gotas que están expuestas a la luz del
Sol.
De modo más científico, el arco iris es un fenómeno óptico producido por la
dispersión de la luz del sol cuando se refracta y se refleja en las gotas de
agua de lluvia. Éstas separan la luz solar según sus componentes, originando un
arco luminoso formado por los diversos colores del iris. El color rojo es el
que menos se refracta y se encuentra en la parte exterior del arco,
transformándose, hacia el interior, en anaranjado, amarillo, verde, azul, añil
y violeta.
Este arco alcanza su máxima amplitud cuando el sol está en el horizonte.
Puede también formarse cuando los rayos solares son reflejados por la
superficie del agua y proyectados hacia lo alto.[2]
Fuente Internet:
Es propiedad: www.profesorenlinea.cl
Investigación
hecha por el equipo 3.
Villarreal
Torres José Manuel.
Núñez
Zavala Amalia
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