Introducción
En este trabajo se va a analizar y estudiar los efectos la procedencia y las
formas de la luz ya que es un elemento que requerimos hoy en día para el
funcionamiento de nuestro actual el necesita de este recurso para por ejemplo
las pantallas los equipos para maquina industriales los faros las casas etc.
Ademas de ver cómo funciona el fenómeno de la luz en cuanto según la superficie la fuente que la
produzca para un mayor conocimiento de nosotros.
Objetivos
1. Definir el concepto de Luz, características y propiedades.
2. Investigar acerca de las principales fuentes de la
luz sean artificiales y naturales.
3. Citar la relación que existe entre espectro electromagnético y
la Luz. Definir y
analizar el concepto de espectro visible.
4. Investigar y explicar que es la ley de refracción de la luz.
5. Investigar acerca de que es y en que consiste la ley de reflexión.
Que es la Luz:
Para la mayoría de las personas, la luz es algo tan natural y cotidiano que perdemos conciencia
de su existencia. Estamos muy acostumbrados a despertar,
abrir los ojos y mirar todo el entorno hasta volver a cerrar los ojos.
Casi nunca pensamos que, en realidad, lo que vemos es luz
reflejada (o bien luz producida) por los objetos, luz que llega a nuestros
ojos.
La luz visible es una radiación comprendida
dentro de una porción o sección del espectro electromagnético, que
permite a los seres vivos ver los objetos que lerodean. Desde el punto de vista
de la física, la luz se manifiesta como
1. Radiaciones de ondas electromagnéticas de diferentes frecuencias y
longitudes.
2. Partículas denominadas fotones.
Características de las ondas electromagnéticas
Las ondas electromagnéticas se propagan en el vacío a la
velocidad de 300000 km/s, que se conoce como 'velocidad de la luz en el
vacío' y se simboliza con la letra c (c = 300000 km/s).
El sonido es un ejemplo de onda longitudinal. Cuando
hacemos vibrar un objeto, éste transmite la
vibración a las moléculas de los gases que componen el aire que
se encuentran próximas a él. A su vez las moléculas que han sufrido la perturbación se la transmiten a sus
moléculas vecinas, de forma que la onda se va alejando del foco sonoro.
propiedades de las ondas
Las ondas tienen cuatro propiedades que las diferencian a unas de otras:
Amplitud:
Puede decirse que es la altura de la onda. Es la maxima distancia que
alcanza un punto al paso de las ondas respecto a su
posición de equilibrio.
Frecuencia:
La frecuencia (f) es la medida del número de ondas que
pasa por un punto en la unidad de tiempo.
Generalmente se mide en hertzios (Hz) siendo un
hertzio equivalente a una vibración por segundo. Por ello,
también se utiliza el s-1 como unidad para medir la
frecuencia.
Para conocer la frecuencia de una onda la dividimos en partes que van desde una
'cresta' a la siguiente de forma que el númerode crestas que
pasa por un punto en cada segundo es la frecuencia.
La frecuencia de una onda es la inversa de su período T, que es el
tiempo que tarda en avanzar una distancia igual a su longitud de onda.
Longitud de onda:
La longitud de onda es la distancia entre dos crestas consecutivas. Como todas las distancias, se mide en metros, aunque dada
la gran variedad de longitudes de onda que existen suelen usarse
múltiplos como
el kilómetro (para ondas largas como las
de radio y televisón) o submúltiplos como
el nanómetro o el Angstrom (para ondas cortas como la radiación visible o los rayos
X).
Velocidad:
Es la rapidez con que se propaga la onda. Se calcula utilizando la siguiente
ecuación:
Características
La luz se propaga en línea recta
La luz se propaga en línea recta. La
línea recta que representa la dirección
y el sentido de la propagación de la luz se
denomina rayo de luz (el rayo es una representación, una línea
sin grosor, no debe confundirse con un haz, que sí tiene grosor).
Un hecho que demuestra la propagación
rectilínea de la luz es la formación de sombras. Una sombra es
una silueta oscura con la forma del objeto.
Sombras, penumbras y eclipses
- Si un foco, grande o pequeño, de luz se
encuentra muy lejos de un objeto produce sombras nítidas.
- Si un foco grande se encuentra cercano al objeto, se
formara sombra donde no lleguen los rayos procedentes de los extremos del foco y penumbra dondeno lleguen los rayos procedentes
de un extremo pero sí del
otro.
Principales fuentes de luz que existen, tanto naturales como artificiales
El sol es nuestra fuente de luz por excelencia. Pero decir esto es poco, porque
con la luz del
sol nos llegan otras muchas propiedades, tantas que, podemos decir que el sol
es nuestra fuente vital. Primitivas tribus lo adoraban como el dios de la
vida, y nosotros, después de conocerlo mejor, nos admiramos de la
intuición de aquellos pueblos primitivos. Y si bien para nuestra
visión solo utilizamos una mínima parte de sus radiaciones, la
energía que el sol irradia abarca tan amplio espectro, que no podemos
concebir la vida en nuestro planeta sin la energía solar. Por la fotosíntesis se producen los hidratos de carbono y
viven las plantas, y por la función clorofílica podemos apreciar
sus variados colores; por la fotoperiodicidad se renueva el ciclo regenerador y
vital de los vegetales.
Durante miles de años el Sol y el fuego fueron los únicos
elementos que utilizó el hombre para alumbrarse, hasta que a finales del siglo diecinueve Thomas A.
Edison desarrolló y comercializó en los Estados Unidos de
Norteamérica, la bombilla eléctrica incandescente como fuente de luz
artificial. A partir de ese momento histórico
se comenzaron a crear otras fuentes artificiales de iluminación, como las potentes
lamparas de arco de carbón, las lamparas fluorescentes,
halógenas, de mercurio, de arcode sodio, metal halide (halogenuro
metalico), etc.
Lampara Edison.
Entre otras fuentes de luz artificial, se encuentra
también el rayo laser, que aunque no se utiliza en alumbrado su
haz de luz coherente y de alta energía se emplea ampliamente en
diferentes dispositivos científicos y técnicos, incluyendo
equipos electrodomésticos como
los de sonido y vídeo.
En el mundo animal existen algunas especies, sobre todo marinas, que emiten luz mediante reacciones químicas que se producen en
su propio cuerpo. A ese fenómeno se le llama
“bioluminiscencia” y se manifiesta mayormente en algunos
microorganismos denominados dinoflagelados, que habitan en el mar y en especies
mucho mayores que viven en grandes profundidades, también marinas. Entre
los contados casos de animales que se pueden encontrar en tierra firme y produzcan
luz se encuentra, por ejemplo, la
luciérnaga.
La relación de la luz y el espectro magnético
El espectro electromagnético comprende un determinado rango de
frecuencias que va desde las ondas de menor frecuencia (y, por tanto, menos
energía) hasta las de mayor frecuencia (y mas
energéticas).
A este espectro pertenecen tanto las ondas de la radio
que escuchamos, como
la radiación ultravioleta, la infrarroja, los rayos X, los rayos gamma.
Pues bien, una parte de ese espectro puede ser captado
por los ojos de las personas (la parte de este espectro que pueden ser captada
por los animales puede variarsegún las distintas especies) y esa parte del espectro que pueden
captar los ojos humanos se le llama espectro visible.
La relación que existe se da por ejemplo mediante los estudios
realizados por en donde se vio. La luz visible forma parte de una familia de
ondas electromagnéticas que tienen el mismo formalismo , estudiado por
James Clark Maxwell , en 1875 y producidas por primera vez en laboratorio por Heinrich
Hertz en 1887 Tema que da origen al electromagnetismo
Solo difieren las ondas electromagnéticas en su longitud de onda
De menor a mayor dan origen a los rayos gama, los rayos X, la luz ultravioleta
, la visible ( de 7000 Amstrong a 4000 Amstrong), las infrarojas, las
microondas, las ondas radio cortas, las de televisión y FM , las de
radio AM y las ondas de radio largas
La luz se refleja
La reflexión de la luz se representa por medio de dos rayos: el que
llega a una superficie, rayo incidente, y el que sale rebotado después
de reflejarse, rayo reflejado. Si se traza una recta perpendicular a la
superficie (que se denomina normal), el rayo incidente forma un
angulo con dicha recta, que se llama angulo de incidencia. La
reflexión de la luz es el cambio de dirección
que experimenta un rayo luminosos al chocar contra la superficie de los
cuerpos. La luz reflejada sigue propagandose
por el mismo medio que la incidente.
La reflexión de la luz cumple dos leyes
- El rayo incidente, el reflejado y la normalestan en un mismo plano perpendicular a la
superficie.
- El angulo de incidencia es igual al angulo de reflexión.
La luz se refracta
La refracción de la luz es el cambio de dirección que
experimentan los rayos luminosos al pasar de un medio a otro en el que se propagan
con distinta velocidad. Por ejemplo, al pasar del aire al agua,
la luz se desvía, es decir, se refracta.
Las leyes fundamentales de la refracción son
- El rayo refractado, el incidente y la normal se encuentran en un mismo plano.
- El rayo refractado se acerca a la normal cuando pasa de un
medio en el que se propaga a mayor velocidad a otro en el que se propaga a
menor velocidad. Por el contrario, se aleja de la normal al pasar a un medio en el que se propaga a mayor velocidad.
La relación entre la velocidad de la luz en el
vacío y en un medio en el que pueda propagarse se denomina índice
de refracción (n) de ese medio: n = c / v
El espectro visible
Se denomina espectro visible a la región del espectro electromagnético que el
ojo humano es capaz de percibir. A la radiación electromagnética
en este rango de longitudes de onda se le llama luz
visible o simplemente luz. No hay límites exactos en el espectro
visible; un típico ojo humano respondera
a longitudes de onda desde 400 a 700 nm aunque algunas personas pueden ser
capaces de percibir longitudes de onda desde 380 a 780 nm.
Conclusión
En este trabajo de investigación de la materia de físicae logrado
aprender y entender acerca de los conceptos basados en la luz su procedencia y
características. También se me aclaro ciertas
dudas que tenía al respecto de las leyes de refracción y
reflexión. Ademas me parece sumamente importante este
trabajo porque a veces se nos olvida que gracias a la luz tenemos
practicamente todo lo que tenemos y por ella es que funcionan la gran
mayoría de las actividades que usualmente realizamos y nos volvemos muy
despistados entonces esto me ayudo a retomar la información
basica que debería tener en cuenta toda la población sobre
este tema la gran invención que es y para un futuro tener presente los
fenómenos que se dan por medio de la luz.
Bibliografía:
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Luz - Explicación y definición de la luz
¿Qué es la luz?
La luz se define como
una onda electromagnética que esta compuesta por diminutas
partículas llamadas fotones y quenos permite visualizar todo lo que nos
rodea aportando color y sentido a la vista.
Aunque la definición anterior parezca complicada de entender
explicaremos paso a paso cada uno de los conceptos indicados anteriormente en
la definición de la luz.
Cuando lanzamos una piedra a un estanque observamos que se crean una serie de
ondas que avanzan por la superficie del agua, al igual que la onda del estanque
la luz es una onda electromagnética, es decir es una onda con una parte
eléctrica y otra parte magnética, que a diferencia de la onda del
estanque que necesita el agua como medio para propagarse las ondas
electromagnéticas no necesitan de ningún medio, es decir avanzan
a través del vacio.
Cualquier onda dispone de 4 propiedades o
características que las identifica, estas son la amplitud, la
frecuencia, la velocidad y la longitud de onda. La longitud de onda es
la distancia que hay entre 2 crestas o valles de la onda, la luz visible que es
percibida por el ojo humano y que nos permite ver todo los que nos rodea es la
parte de la onda electromagnética que tiene una longitud de onda
comprendida entre 380 y 740 nanómetros, por tanto la luz tal y como la
entendemos corresponde a una pequeña porción de longitud de ondas
electromagnéticas que emiten fuentes luminosas como el Sol, las
estrellas o las lamparas de tu casa.
Por último los fotones son las partículas fundamentales,
indivisibles, sin masa ni carga que componenla luz,
los fotones son como pequeñas bolitas que
vibran y se comportan como una onda cuando se
mueven y como
una partícula cuando interacciona con algún cuerpo, siendo por
tanto onda y corpúsculo al mismo tiempo.
Los colores que percibimos no son mas que sensaciones que el ojo humano
interpreta ante diferentes vibraciones de los fotones, por ejemplo el color
rojo corresponde a 4 x 1014 vibraciones por segundo y el color azul corresponde
a 6 x 1014 vibraciones por segundo, cuando existen
un conjunto de fotones que vibran en diferentes frecuencias obtenemos una
mezcla de todos los colores lo cual nos da como resultado la luz blanca.
El espectro electromagnético representa las longitudes de onda,
frecuencia y energía que puede adquirir una onda
electromagnética, el espectro se encuentra dividido en diferentes bandas
en donde las ondas comparten ciertas características, por ejemplo
tenemos la banda de rayos gamma, ultravioleta, luz visible, infrarrojos o
microondas. En la banda de la luz visible quedan
representados en función de la frecuencia (vibraciones por segundo) o longitud
de onda la diferente gama de colores que compone la luz visible. Puedes observarlo en la imagen inferior.
Este conjunto de pequeñas partículas llamadas fotones que
componen la luz, teóricamente adquieren la velocidad maxima que
cualquier partícula del universo puede alcanzar en el vacio , siendo
aproximadamente de 3 x 10 8 m/s, es deciren 1 segundo un fotón
daría casi 4,5 vueltas alrededor de nuestro planeta Tierra.
Esta velocidad es considerada como una constante universal y se utiliza entre
otras cosas para indicar distancias astronómicas entre estrellas,
galaxias o cúmulos, por ejemplo el planeta Venus esta a una
distancia de 0.000011 años luz, la estrella mas cercana a nuestro
planeta esta aproximadamente a 4 años
luz y la galaxia mas lejana que actualmente se conoce esta a unos
13.200 millones de años luz, sin duda el universo es extraordinariamente
grande. 1 año luz equivale a la distancia que recorre un fotón en
un año o lo que es lo mismo 9 billones de
kilómetros.
que es la luz
Descubrimiento de la luz
Los antiguos filósofos griegos fueron los primeros en plantearse la
naturaleza y origen de la luz, cuestiones como
¿porque vemos? o ¿porque una imagen
cambia cuando la vemos a través del
agua? intentaban ser contestadas mediante un planteamiento
lógico y convincente. En el año 500 Antes de Cristo el
filósofo griego Empédocles divulgó la primera
teoría sobre la naturaleza de la luz,
coloquialmente conocida como la teoría del faro, esta identificaba a la luz como rayos que emanaban de nuestros ojos
chocando con los objetos permitiéndonos ver todo lo que nos rodea.
Tuvò que pasar 1500 años hasta que el matematico
arabe Alhazen descubrió que los ojos no eran emisores de la luz
sino receptores, Alhazen que disponía de unaextraordinaria base matematica,
fue el primer físico en investigar las propiedades de la luz como la
reflexión y la refracción descubriendo que la luz se regía
bajo unas leyes universales y que se podían se representadas mediante las
matematicas.
En el siglo XVII se entabló una gran batalla científica entre los
diferentes físicos, matematicos e intelectuales de la
época, por un lado el gran físico y matematico Sir Isaac
Newton demostró que la luz blanca esta formada por un amplio
rango de colores al cual llamó espectro, para ello hizo pasar un rayo de
luz por un prisma, así mismo Newton afirmaba que la luz estaba formada
por pequeñas partículas o corpúsculos, esta teoría
corpuscular fue rechazada por otros físicos y matematicos de la
talla de Hooke o Hugens, los cuales defendían la naturaleza de la luz
como una onda y no como una partícula.
Durante los siglos posteriores la teoría ondulatoria de la luz fue desplazando a la teoría corpuscular de
Newton, propiedades intrínsecas de la luz como la interferencia, la reflexión,
difracción y polarización eran representadas y explicadas con
exactitud mediante el uso de las ondas. Pero a finales del siglo XIX el
físico aleman Hertz descubrió el efecto
fotoeléctrico de la luz, siendo este imposible de explicarse mediante el
uso de ondas, se necesitaba partículas o corpúsculos para
explicarlo.
El gran físico y matematico Albert Einstein demostró que
el efecto fotoeléctrico se podíaexplicar mediante el uso de
pequeños corpúsculos (cuantos de energía) a los que
llamó fotones, posteriormente los experimentos de doble rendija
realizados por Thomas Young confirmaron la dualidad onda-partícula de la
luz, había nacido la física cuantica y con ella
había reconciliado las 2 teorías confirmando que la luz se
comportaba al mismo tiempo como una partícula y como una onda.
Importancia de la luz
Sin lugar a dudas la luz ejerce una enorme influencia en todos los seres vivos
de nuestro planeta, la vida vegetal y animal depende directamente de su
presencia, procesos químicos como la fotosíntesis, la creación
de la vitamina D o el simple reloj biológico que marca los procesos de
actividad y descanso estan estrechamente ligados a la presencia de la
luz.
Miles de especies de plantas y organismos como arboles, algas o
bacterias dependen directamente de luz solar para realizar el proceso de la
fotosíntesis, transformando la luz en energía química que
los nutre y les permite crecer y desarrollarse, la fotosíntesis es el
proceso bioquímico mas importante de nuestro planeta Tierra
puesto que es la fuente de generación de oxígeno hacia la
atmósfera así como mantiene el equilibrio alimenticio al permitir
crecer plantas y vegetales que posteriormente seran alimento de otras
especies.
La luz ejerce una enorme influencia en nuestras vidas,
sin luz no tendríamos el sentido de la vista y no podríamos ver
nada de lo quenos rodea. La vitamina D necesaria para nuestro organismo se
produce gracias a la acción de la luz
ultravioleta del Sol, transformando parte de nuestro colesterol en esta
apreciada vitamina. El descubrimiento y domino del fuego por parte de nuestros ancestros
así como
el desarrollo de la luz eléctrica ha permitido al hombre el desarrollo
tecnológico que actualmente disponemos.
La duración del día y la noche viene delimitada por la presencia
o ausencia de la luz, todas las plantas y seres vivos de nuestro planeta se
encuentran regulados por este reloj biológico el cual nos indica cuando
empezamos nuestra actividad diaria y cuando descansamos, por otro lado desde la
antigüedad la luz ha definido indirectamente la duración de los
días, meses y estaciones.
Incluso en las religiones de todo el mundo ha ejercido una gran influencia, los
antiguos egipcios adoraban al Dios Ra símbolo de la luz
solar y fuente de la vida, millones de religiosos de todo el mundo se refieren
a Dios como la
luz creadora, la luz divina o la luz verdadera.
Por otro lado miles de estudios relacionan la ausencia de luz
como causa del
desanimo, apatía, estrés e incluso depresiones, los
antiguos médicos griegos conocían de las propiedades curativas de
la luz solar y fueron los precursores de los baños solares como medicina para curar
diversas enfermedades de sus pacientes. ¿A quien no le gusta un placido, relajante y divertido día de
playa?