Energia

II. LA LUZ ES UNA FORMA DE ENERGÍA

EL SOL irradia hacia la Tierra una gran cantidad de luz, la cual es utilizada por los organismos equipados para retener la energía que ésta proporciona. De la enorme cantidad de luz que nuestro planeta recibe, sólo se aprovecha parte de ella. Lo que ocurre es que 50% de ésta es reflejada por las nubes y la atmósfera; y del otro 50% que logra penetrar a lasuperficie del planeta, 40% se pierde nuevamente por reflexión, debido a la gran superficie reflectora que presentan los océanos, de tal forma que sólo nos queda un 10%, el cual es aprovechado por las plantas y por pequeños organismos que, como ellas, utilizan la luz para obtener su energía y así sobrevivir.

Pero, a todo esto, ¿qué es la luz? La luz es una radiación electromagnética que por suscaracterísticas particulares, y al igual que toda radiación de este tipo, es una forma de energía. La energía electromagnética se puede concebir como una onda móvil del mismo tipo que las de sonido, las ondas de radio, de rayos X, de la luz y de otros tipos de radiación. Estas ondas electromagnéticas tienen una frecuencia de oscilación que determina su visibilidad o invisibilidad para nuestros ojos.Las radiaciones de frecuencias altas son los rayos ultravioleta, los rayos X y los rayos gamma, y las de frecuencias más bajas que la luz visible son las del infrarrojo, las microondas y las ondas de radio.

Las ondas tienen características especiales que debemos conocer; para ello se remite al lector a la figura II.1 Como se ve, una onda está compuesta de crestas y valles; la distancia entredos crestas o dos valles se conoce como longitud de onda (l lambda), y se expresa en nanómetros (nm), que son la milmillonésima parte de un metro (0.000 000 001 metros), y dependiendo de esta distancia, es decir, de la longitud entre dos crestas o dos valles, las ondas van a ser visibles o invisibles al ojo humano. Son visibles para nuestros ojos las radiaciones con una longitud de onda entre 420(violeta) y 650 nm (rojo).

Figura II.1 Representación esquemática de una onda.

La luz, al incidir sobre la superficie de algunos metales, desprende una partícula con carga negativa, o sea un electrón. Este fenómeno fue observado por Einstein y se le conoce como efecto fotoeléctrico; por ahora, basta con decir que la respuesta del electrón emitido (su energía) depende de la longitud de ondade la luz incidente y no de su intensidad. La interacción de la energía luminosa con la materia suscitó gran interés en el siglo XIX, ya que los espectroscopistas atómicos, como se llama a los especialistas en la materia, observaron que los átomos y las moléculas sencillas son altamente selectivas en cuanto a la frecuencia de luz que pueden absorber y emitir. Así, cuando algunas moléculas o átomosson excitados por un haz de luz u otra energía electromagnética, su estado energético se puede modificar; una de las formas de respuesta de las moléculas a este tipo de estímulos es la emisión de luz o de calor. Esto se representa en la figura II.2, donde se observa que cuando un haz de luz de una frecuencia o longitud de onda definida incide sobre una molécula, su estado cambia de E1 a E2 y, alhacer esto, absorbe un fotón o cuanto de luz. Cuando su estado energético cambia de E2 a E1, dicha molécula puede emitir un fotón con una energía ligeramente menor a la del que la excitó, o simplemente calor.

Figura II.2 Efecto fotoeléctrico.

LAS "BOMBAS" DE IONES EN LOS SERES VIVOS

Existen en la naturaleza, y en especial entre los seres vivos, moléculas que pueden absorber o recoger laenergía que proporciona la luz o bien energía de otros tipos, y no sólo eso, sino que la transforman además en otro tipo de energía; entre estas moléculas biológicas están las que se conocen como bombas, ya que operan en contra de una fuerza que se opone, al igual que una bomba de agua se opone a la fuerza de la gravedad, o una bomba de aire vence la resistencia que le opone un recipiente que...