Fotometria

CAPITULO 3 FOTOMETRIA

3.1 NATURALEZA DE LA LUZ:

Hasta mediados del S. XIX se creía que la luz estaba formada por corpúsculos brillantes que emitían las fuentes luminosas. Esta teoría, llamada teoría corpuscular, fue patrocinada inclusive por Newton, quien la utilizó para demostrar las leyes de la Óptica Geométrica. En 1862 Foucault logró medir la velocidad de la luz en el agua, encontrandoque era menor que en el aire, lo que contradecía lo supuesto por Newton. Esto dio lugar al abandono de la teoría corpuscular de la luz y en 1873, con el descubrimiento por Maxwell, de que la velocidad de las ondas electromagnéticas era igual a la velocidad de la luz y la demostración de los fenómenos de interferencia y difracción por Young y Fresnel, se aceptó que la luz era una ondaelectromagnética.

En 1905 Einstein logra explicar el fenómeno fotoeléctrico, que consiste en que la luz es capaz de sacar electrones de una placa cargada eléctricamente, asumiendo que la luz está formada por pequeños paquetes de energía a los que llamó fotones con lo cual volvía a sugerir, en cierta forma, la naturaleza “corpuscular” de la luz.

Actualmente se acepta la naturaleza dual de la luz. Esto es,que en los fenómenos macroscópicos la luz actúa como una onda electromagnética y en los fenómenos microscópicos como “partículas” de energía sin masa, llamados fotones. En el presente curso vamos a considerar a la luz como una onda electromagnética, por lo cual se añade alguna explicación más.

Fig.. 2.1La Fig. 2.1 presenta el espectro
electromagnético que comprende todas las ondas electromagnéticas que hay en la naturaleza. Se caracterizan por desplazarse todas con la velocidad de la luz, esto es 300 000 km/s o lo que es lo mismo 3 x 108 m/s. Se diferencian entre sí por la longitud de onda y la frecuencia. Laluz visible está entre los siguientes límites de longitud de onda: 700 nm correspondientes a la luz roja y 400 nm correspondientes al violeta.

Ondas electromagnéticas: consisten en campos magnéticos y eléctricos acoplados que varían periódicamente mientras se propagan en el espacio. Los campos eléctricos y magnéticos son perpendiculares entre sí y a la dirección de propagación de la onda, demodo que las ondas son transversales y las variaciones en B y en E suceden simultáneamente.

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Las ondas electromagnéticas transportan energía y no requieren de un medio material para propagarse. Las ondas de radio, la luz, los rayos X, los rayos gamma son ejemplos de ondas electromagnéticas, y difieren solamente en su frecuencia. El color de la luz depende de la frecuencia; la luz rojatiene las frecuencias visibles más bajas y la luz violeta las más altas, la luz blanca contiene luz de todas las frecuencias.
Las ondas electromagnéticas son generadas por cargas eléctricas aceleradas, usualmente electrones. Por ejemplo, los electrones que oscilan de un lado al otro en una antena emiten ondas de radio y los electrones acelerados en los átomos emiten luz visible.

3.2 Velocidadde la luz.

En el vacío todas las ondas electromagnéticas se propagan a la velocidad de la luz que es:
c = 3,00 x 108 m/s = 300 000 km/s

3.3 Magnitudes y unidades de medida
La luz, al igual que las ondas de radio, los rayos X o los gamma es una forma de energía. Si la energía se mide en joules (J) en el Sistema Internacional, ¿para qué necesitamos nuevas unidades?. La razón es más simple delo que parece. No toda la luz emitida por una fuente llega al ojo y produce sensación luminosa, ni toda la energía que consume, por ejemplo, una bombilla se convierte en luz. Todo esto se ha de evaluar de alguna manera y para ello definiremos nuevas magnitudes: el flujo luminoso, la intensidad luminosa, la iluminación, la luminancia, el rendimiento o eficiencia luminosa y la cantidad de luz....