La Luz

Una definición inicial
Todos los objetos emiten y absorben radiación EM. Considere un atizador que se pone en el fuego. Conforme se calienta, las ondas EM emitidas tienen mayor energía y eventualmente se vuelven visibles. Primero rojo... luego blanco.

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La luz se puede definir como la radiación electromagnética que es capaz de afectar el sentido de la vista.

Ondaselectromagnéticas
E B
3x 108

Propiedades de onda:

Eléctrico E Magnético B

2. Campos eléctrico y m/s magnético perpendiculares. 3. No requieren medio de propagación.

c

1. Las ondas viajan a la rapidez de la luz c.

Para una revisión completa de las propiedades electromagnéticas, debe estudiar el módulo 32C.

Longitudes de onda de la luz
El espectro electromagnético está disperso sobre unenorme rango de frecuencias o longitudes de onda. La longitud de onda l se relaciona con la frecuencia f:

c = fl

c = 3 x 108 m/s

Las ondas EM visibles (luz) tienen longitudes de onda que varían de 0.00004 a 0.00007 cm. Rojo, l 0.00007 cm Violeta, l 0.00004 cm

El espectro EM
Frecuencia Longitud de onda

f (Hz)
1024 1023 1022 1021 1020 1019 1018 1017 1016 1015 1014 1013 1012 1011 1010109 108 107 106 105 104

l ( nm)
10-7 10-6 10-4 10-3 10-1 1 10 102 103 104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013

Una longitud de onda de un nanómetro 1 nm es: 1 nm = 1 x 10-9 m

Rayos gamma

Rayos X Ultravioleta
Rayos infrarojos

Espectro visible
400 nm  700 nm
Rojo 700 nm  Violeta 400 nm

Ondas de radio cortas
Transmisión de radio

c = fl

c = 3 x 108 m/s

Ondas deradio largas

Ejemplo 1. La luz de un láser helio-neón heliotiene una longitud de onda de 632 nm. ¿Cuál nm. es la frecuencia de esta onda? El láser helio-neón helioLáser

Longitud de onda l = 632 nm
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c f

c 3 x 10 m/s f   -9  632 x 10 m
Luz roja

f = 4.75 x 1014 Hz

Propiedades de la luz
Cualquier estudio de la naturaleza de la luz debe explicar las siguientes propiedadesobservadas:

• Propagación rectilínea: La luz viaja en líneas rectas. • Reflexión: La luz que golpea una superficie suave regresa al medio original. • Refracción: La luz se desvía cuando entra a un medio transparente.

La naturaleza de la luz
Los físicos han estudiado la luz por siglos, y encontraron que a veces se comporta como partícula y a veces como onda. En realidad, ¡ambos son correctos!Reflexión y propagación rectilínea (trayectoria en línea recta)

Dispersión de luz blanca en colores.

Fotones y rayos de luz
La luz se puede considerar como pequeños haces de ondas emitidos en paquetes discretos llamados fotones. fotones.

fotones
El tratamiento ondulatorio usa rayos para mostrar la dirección de avance de los frentes de onda.
Rayo de luz

Los rayos de luz sonconvenientes para describir cómo se comporta la luz.

Rayos de luz y sombras
Se puede hacer un análisis geométrico de las sombras al trazar rayos de luz desde una fuente de luz puntual:
Fuente puntual sombra
pantalla

Las dimensiones de la sombra se pueden encontrar al usar geometría y distancias conocidas.

Ejemplo 2: El diámetro de la bola es 4 cm y se ubica a 20 cm de la fuente de luzpuntual. Si la pantalla esta a 80 cm de la fuente, ¿cuál es el diámetro de la sombra?
h 4 cm  80 cm 20 cm
4 cm 20 cm 80 cm

h

La razón de la sombra a la fuente es la misma que la de la bola a la fuente. Por tanto:

(4 cm)(80 cm) h 20 cm

h = 16 cm

Sombras de objetos extendidos
penumbra Fuente extendida umbra • umbra is the region where no luz reaches TheLa umbra es la región donde lalightno the alcanza la pantalla. screen. • La penumbra es el área exterior donde sólo parte de la luz alcanza la pantalla.

La curva de sensibilidad
Sensibilidad
Los ojos humanos no son igualmente sensibles a todos los colores.

Curva de sensibilidad
555 nm

Los ojos son más sensibles en el rango medio cerca de l = 555 nm. nm.

400 nm

700 nm

Longitud de onda l

40 W

40 W...