Luz

Te explicamos qué es la luz, la historia, velocidad y propagación de este fenómeno. Además, sus características generales, teorías y más.

¿Qué es la Luz?

La luz es la parte del espectro electromagnético que puede ser percibida por el ojo humano. Es una de las formas de radiación electromagnética que se propaga en el universo y transporta energía de un lugar a otro.

Como todas las formas de radiación, la luz tiene un comportamiento dual, según la mecánica cuántica. Por un lado, se comporta como una partícula elemental y sin masa denominada “fotón” y por el otro, tiene propiedades ondulatorias.

La rama de la ciencia encargada de estudiar los fenómenos de la luz se denomina óptica.

Ver además: Contaminación electromagnética

Historia de la luz

La luz ha sido objeto de curiosidad y veneración humana desde tiempos remotos. Los antiguos griegos la consideraban fuente de vida y de verdad, y fue ampliamente estudiada por Empédocles y Euclides. Ya en ese entonces se conocían algunas de sus propiedades físicas, si bien sería a partir del Renacimiento que su estudio y aplicación a la vida humana tomarían un impulso verdadero.

La invención de la electricidad y la posibilidad de iluminar a voluntad fue otro de los grandes motores de su estudio, si bien estuvo siempre atenido a la discusión de si la luz contenía partículas o si era una onda de energía.

Ya en el siglo XX, la ingeniería óptica se hizo cargo del desarrollo, junto con la electrónica, de numerosas aplicaciones modernas para la luz. Gracias a las teorías cuánticas y a los avances de la ciencia, se comprendió mucho mejor el funcionamiento de la luz.

De esta evolución surgieron tecnologías como el láser, los hologramas, el cine, la fotografía, el fotocopiado o los paneles fotovoltaicos.

Velocidad de la luz

La primera medición exitosa de la velocidad de la luz fue hecha en 1676 por Ole Roemer, un astrólogo danés. La física contemporánea, no obstante, ha afinado los mecanismos de medición hasta poder dar con la magnitud actualmente aceptada, que es de 299.792.458 metros por segundo, usualmente aproximada a 300.000 kilómetros por segundo.

Habría que decir que esta velocidad se refiere a la luz propagándose en el vacío ya que, al hacerlo a través de la materia, su velocidad disminuye según la naturaleza de la materia atravesada.

Propagación de la luz

Una de las primeras características apuntadas de la luz es su forma específica de propagarse: en línea recta. De hecho, el origen de las sombras tiene que ver con esto ya que al estrellarse contra un objeto opaco, la luz proyecta su silueta: se ilumina el fondo alrededor excepto la porción bloqueada por el cuerpo.

La sombra se compone de dos regiones: la penumbra (la parte más luminosa) y la umbra (la parte más oscura).

Los juegos de sombras, que dependen de la posición y el ángulo del origen de la luz, demuestran que es posible prever el desplazamiento rectilíneo de las ondas lumínicas. De hecho, a ello se dedica la óptica geométrica.

Refracción de la luz

Uno de los principales fenómenos físicos observables de la luz es la refracción, que ocurre cuando la luz cambia de medio de propagación. Al comenzar a propagarse por un nuevo medio, su velocidad cambia y eso se evidencia en un cambio brusco de su dirección, que puede dar una impresión falsa de lo observado.

Es el efecto que se produce al introducir una cucharilla en un vaso con agua, por ejemplo. La refracción hace que parezca que el objeto se quiebra al entrar en el agua.

A mayor cambio de velocidades (entre un medio y otro, por ejemplo aire y agua), mayor será el cambio de dirección y más pronunciado el efecto visual.

Difracción de la luz

El fenómeno de difracción se da cuando un haz de luz que posee una cierta dirección atraviesa una abertura estrecha y desvía su curso en nuevas direcciones, empleando la abertura como un nuevo emisor de ondas.

El efecto resultante es un haz de luz que parece “abrirse”. Este es un principio muy utilizado en la fotografía y en el diseño telescópico.

Reflexión de la luz

Siempre que la luz impacta sobre la materia ocurren dos fenómenos: una parte de esa luz se refleja (podemos pensar que rebota sobre el material) y otra se transmite al material y lo calienta.

Cuando la luz blanca, que posee todos los colores (la luz del sol por ejemplo), incide sobre un objeto, solo ciertas frecuencias de la luz se reflejan y llegan a nuestros ojos. Así es como vemos el color del objeto: corresponde a la frecuencia que se reflejó, el resto se transmitió al objeto.

Las superficies ópticas lisas o pulidas, como los espejos, reflejan la luz con en el mismo ángulo de incidencia.

Dispersión de la luz

La dispersión es un fenómeno que implica que, al ingresar a un cuerpo transparente de caras no paralelas (como un prisma o una gota de agua), la luz se descompone en su totalidad de colores.

Esto sucede porque al cambiar de medio, varía su velocidad y frecuencia de onda, lo que nos permite ver todo el espectro cromático que contiene la luz blanca.

Polarización de la luz

La polarización es la capacidad de ciertos cristales translúcidos, una vez superpuestos y girados en un ángulo específico, de mitigar el paso de la luz y evitar ciertos ángulos de reflexión.

Así operan, por ejemplo, las gafas de sol o ciertos filtros para las cámaras fotográficas, que modulan a través de este sistema de cristales la cantidad de luz que puede ingresar al aparato o al ojo humano.

Teorías sobre la naturaleza de la luz

A lo largo del tiempo surgieron muchas aproximaciones teóricas a la naturaleza de la luz. Algunas son:

• Teoría ondulatoria. Se aproxima a la luz considerándola una onda electromagnética, es decir, un campo eléctrico que genera un campo magnético (y viceversa) y que se autopropaga indefinidamente por el espacio. Esta perspectiva es útil para describir numerosos comportamientos de la luz, pero no es tan efectiva para decir qué es exactamente la luz y cómo se compone.
• Teoría corpuscular. Considera a la luz como un torrente de partículas carentes de carga y de masa, llamadas fotones. Así, es posible estudiar la interacción de la luz con la materia a partir de las consideraciones físicas entre electrones y fotones.
• Teorías cuánticas. Surgieron debido a la necesidad de reconciliar las dos perspectivas anteriores (la teoría ondulatoria y la teoría corpuscular), pero aún no logran conciliar sus posturas. Grandes avances en ese sentido fueron las teorías de Einstein respecto a la relatividad y al efecto de la gravedad en el comportamiento de la luz, así como las recientes aproximaciones a una teoría del campo unificado, a partir del trabajo con partículas elementales.

Espectro electromagnético

Se llama espectro electromagnético al rango de todos los posibles niveles de energía de la luz. Este espectro organiza en base a la longitud de onda de las emisiones correspondientes a cada nivel, de las cuales el espectro visible es apenas una porción delimitada.

Las longitudes de onda perceptibles por el ser humano van de los 380 nanómetros (donde inicia el espectro ultravioleta) hasta los 780 (donde inicia el espectro infrarrojo). Los colores asociados a las temperaturas más altas registran longitudes de onda más bajas (o frecuencias más altas), mientras que los asociados a temperaturas más bajas corresponden a longitudes de onda más altas o frecuencias más bajas.

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