Hay muchas preguntas que hacerse sobre la Luz.
Si vemos las cosas es porque hay luz. Pero de qué manera afecta a las cosas para que las veamos?
Qué relación tiene la luz con los colores?
Por qué unos cuerpos emiten luz y otros no?
Por qué se comporta la luz de forma diferente en el aire que en el agua?
Por qué la luz puede atravesar unos cuerpos y otros no?
Para entender esto, primero tenemos que saber qué es la luz.
Naturaleza de la Luz
Hoy sabemos que la luz se traslada por el espacio en forma de pequeños paquetes de energía llamados fotones. Estos fotones reúnen las propiedades de las ondas y de las partículas. Como la luz, el sonido también viaja en forma de ondas, pero mientras en el sonido vibra el medio en el que se propaga la onda, como en el caso el agua, en la luz vibran unos campos eléctricos y magnéticos y por eso se llaman ondas electromagnéticas.
Estas ondas vibran en sentido horizontal y vertical y son perpendiculares a la dirección en que se propaga la onda. Así como el oído humano puede distinguir diferentes frecuencias o tonos, la vista distingue colores. Isaac Newton fue el primero en descubrir que la luz blanca está compuesta de varios colores. Dejó que la luz del sol entrará en una habitación oscura a través de un orificio hecho en la cortina. El rayo de luz pasaba luego por un prisma de vidrio triangular. La luz blanca del sol se descompone una banda de colores llamada espectro.
El espectro tiene el mismo aspecto que el arco iris, lo que no es una coincidencia, porque las gotas de lluvia también pueden actuar como prismas. El haz multicolor que sale de un prisma se puede recombinar para dar luz blanca de nuevo. La diferencia entre los colores es su longitud de onda. El ojo humano sólo puede distinguir las longitudes de onda que corresponden a la luz visible. Existen varias longitudes de ondas electromagnéticas, algunas de las cuales sólo pueden ser captadas por aparatos específicos, como los rayos gamma, los rayos x y los ultravioletas.
La luz visible se sitúa entre los rayos ultravioletas y los infrarrojos. Con mayores longitudes de onda están las microondas, utilizadas entre otras cosas para el radar y las ondas de radio y televisión. Al igual que hay objetos que captan las diferentes longitudes de onda, hay objetos que las emite. Entre éstos están las fuentes de luz visible.
Fuentes luminosas
Toda la luz que recibimos procede de los cuerpos con luz propia, a los que se les llama fuentes luminosas. Son los cuerpos capaces de emitir luz por sí mismos, gracias a la transformación de otra energía en luz. El sol es nuestra principal fuente de luz. Su energía procede de la fusión de los átomos de hidrógeno.
Las bombillas incandescentes se iluminan porque la energía eléctrica pasa a través del filamento y lo calienta hasta la incandescencia. Los metales emiten luz cuando se le suministran grandes cantidades de energía calorífica.
La llama de las lámparas de petróleo brilla por la energía química que libera el combustible. Esta transformación de energía en luz se produce en el átomo.
Imaginemos un electrón en un átomo describiendo una órbita circular. Si el átomo absorbe energía, el electrón salta a una órbita superior. Cuando vuelve a bajar emite la energía excedente en forma de onda electromagnética, parte de ella en forma de luz visible. En este caso se desprende del átomo una especie de partícula dotada de energía, llamada fotón.
La mayoría de los cuerpos no emiten luz, sino que reflejan la que reciben. Los objetos iluminados absorben parte de la luz que reciben y reflejan otra. El color de los cuerpos es consecuencia de esto. Cuando la luz blanca incide sobre un objeto, este absorbe parte del espectro y refleja el resto, apareciendo de un determinado color.
Por ejemplo, una superficie amarilla absorbe todos los colores del espectro, menos el componente amarillo que es el que refleja. Cuando un cuerpo absorbe toda la luz que recibe, es negro. Sin embargo, los cuerpos son blancos cuando reflejan toda la luz que reciben.
La capacidad de los objetos de reflejar la luz y los diferentes colores del espectro hacen que vivamos en un mundo multicolor.
Propagación de la luz
La luz se propaga normalmente en línea recta y en todas las direcciones del espacio, lo mismo que una onda que aparece en un estanque cuando tiramos una piedra. Su cualidad de onda electromagnética hace que pueda viajar por el vacío sin necesidad de que exista un medio por el que propagarse. Gracias a esto, recibimos en la Tierra los beneficiosos rayos del sol, tan necesarios para la vida en nuestro planeta.
Evidentemente la luz viaja también a través de los gases como el aire de nuestra atmósfera, porque las moléculas gaseosas apenas ofrecen impedimento al paso de las ondas luminosas. La luz también puede atravesar los líquidos como el agua, aunque su comportamiento varía en cierta forma. En este medio, la luz viaja a menor velocidad, y las moléculas más rígidas que los gases desvían algunas ondas luminosas.
La luz al cambiar de la idea al agua, desvia su trayectoria como consecuencia del cambio de velocidad. Lo mismo puede ocurrir con algunos cuerpos sólidos transparentes como el vidrio. Tallando adecuadamente estos objetos se puede controlar la desviación de la luz, y esto es lo que estudia la ciencia de la óptica.
Existen múltiples aplicaciones de esta ciencia. Por ejemplo, en las lentes de los telescopios que estudian las estrellas. También se usan en los objetivos fotográficos o de cine, entre otras cosas. Pero la mayoría de los cuerpos sólidos no son transparentes sino opacos. Es decir, no permiten el paso de ningún rayo de luz.
Algunas sustancias, como el hielo, son opacas si se encuentran en grandes cantidades, pero en otras ocasiones permiten el paso de la luz de forma difusa. Lo que hace que no podamos ver las cosas claramente a través de ellos. Estos son los que se llaman cuerpos traslúcidos.
Velocidad de la luz
Antiguamente se pensaba que la luz se propagaba de forma instantánea. En 1676 el astrónomo Roemer observó que la luz de los satélites de Júpiter tardaba más en llegar a la Tierra cuando ésta estaba más alejadas del planeta. Determinó que la velocidad de la luz en el vacío era alrededor de 300 mil kilómetros por segundo.
Es decir, un rayo de luz lanzado desde la Tierra a la luna tardaría algo más de un segundo.
Desde el Sol, tardaría aún a los ocho minutos.
Hasta Saturno, casi una hora
Y unos cuatro años desde la estrella más cercana. Recibimos la luz que enviaron las galaxias hace millones de años
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