La comprensión de la luz nos permite comprender cómo vemos, percibimos el color e incluso corregimos nuestra visión con lentes. El campo de óptica En el habla cotidiana, la palabra "luz" a menudo realmente significa luz visible La fuente de toda la luz es el electromagnetismo, la interacción de los campos eléctricos y magnéticos que impregnan el espacio. Las ondas de luz En otras palabras, la luz es una vibración en un campo electromagnético. Pasa a través del espacio como una onda. Consejos La velocidad de la luz en el vacío es 3 × 10 8 m /s, el ¡La velocidad más rápida del universo! Es una característica única y extraña de nuestra existencia que nada viaja más rápido que la luz. Y aunque toda la luz, visible o no, viaja a la misma velocidad, cuando encuentra materia Las interacciones de la luz con la materia sugieren otra de sus características importantes: su naturaleza de partículas. Uno de los fenómenos más extraños del universo, la luz es en realidad dos cosas a la vez: una onda y una partícula. Esta dualidad onda-partícula hace que el estudio de la luz sea algo dependiente del contexto. A veces, a los físicos les resulta más útil pensar en la luz como una onda, aplicando a ella muchas de las mismas matemáticas y propiedades que describen ondas sonoras y otras ondas mecánicas. En otros casos, modelar la luz como una partícula es más apropiado, por ejemplo, al considerar su relación con los niveles de energía atómica o el camino que tomará cuando se refleje en un espejo. Si todo La luz, visible o no, es técnicamente la misma cosa, la radiación electromagnética, ¿qué distingue a un tipo de otro? Sus propiedades de onda. Las ondas electromagnéticas existen en un espectro de diferentes longitudes de onda y frecuencias. Como onda, la velocidad de la luz sigue la ecuación de velocidad de onda, donde la velocidad es igual al producto de longitud de onda y frecuencia: v \u003d λ × f En esta ecuación, v En el caso de la luz, esto puede reescribirse con la variable c c \u003d λ × f Consejos c Esta relación implica que la luz puede tener cualquier combinación de longitud de onda o frecuencia, siempre que los valores sean inversamente proporcionales y su producto sea igual a c En diferentes longitudes de onda y frecuencias, la luz tiene propiedades diferentes. Entonces, los científicos han dividido el espectro electromagnético en segmentos que representan estas propiedades. Por ejemplo, las frecuencias muy altas de radiación electromagnética, como los rayos ultravioleta, los rayos X o los rayos gamma, son muy enérgicas, lo suficiente como para penetrar y dañar los tejidos del cuerpo. Otros, como las ondas de radio, tienen frecuencias muy bajas pero longitudes de onda altas, y pasan a través de los cuerpos sin obstáculos todo el tiempo. (Sí, la señal de radio que transporta las pistas de su DJ favorito a través del aire a su dispositivo es una forma de radiación electromagnética: ¡luz!) Las formas de radiación electromagnética desde longitudes de onda más largas /frecuencias más bajas /baja energía hasta longitudes de onda más cortas /frecuencias más altas /alta energía son: [insertar diagrama del espectro EM] El espectro de luz visible se extiende longitudes de onda de 380-750 nanómetros (1 nanómetro equivale a 10 -9 metros - una billonésima parte de un metro, o aproximadamente el diámetro de un átomo de hidrógeno). Esta parte del espectro electromagnético incluye todos los colores del arco iris (rojo, naranja, amarillo, verde, azul, índigo y violeta) que son visibles para el ojo. [Incluya un diagrama con un reventón del espectro visible] Debido a que el rojo tiene la longitud de onda más larga de los colores visibles, también tiene la frecuencia más pequeña y, por lo tanto, la energía más baja. Lo contrario es cierto para los azules y las violetas. Debido a que la energía de los colores no es la misma, tampoco lo es su temperatura. De hecho, la medición de estas diferencias de temperatura en la luz visible condujo al descubrimiento de la existencia de otra luz invisible En 1800, Sir Frederick William Herschel ideó un experimento para medir La diferencia de temperaturas para los diferentes colores de la luz solar que separó con un prisma. Si bien encontró temperaturas diferentes en diferentes regiones de color, se sorprendió al ver la temperatura más alta de todas registrada en el termómetro justo más allá del rojo, donde parecía no haber luz en absoluto. Esta fue la primera evidencia de que existía más luz de la que los humanos podían ver. Llamó a la luz en esta región infrarrojo La luz blanca, generalmente lo que emite una bombilla estándar, es una combinación de todos los colores. El negro, por el contrario, es la ausencia de cualquier luz, ¡realmente no es un color! Los ingenieros y científicos de óptica consideran la luz de dos maneras diferentes al determinar cómo rebotará, se combinará y se enfocará. Ambas descripciones son necesarias para predecir la intensidad final y la ubicación de la luz a medida que se enfoca a través de lentes o espejos. En un caso, los ópticos ven la luz como una serie de frentes de onda transversal , que son Repetición de ondas sinusoidales o en forma de S con crestas y canales. Este es el enfoque de óptica física La óptica física comenzó después de 1801 cuando Thomas Young descubrió las propiedades de las ondas de luz. Ayuda a explicar el funcionamiento de instrumentos ópticos como las rejillas de difracción, que separan el espectro de luz en sus longitudes de onda componentes y lentes de polarización, que bloquean ciertas longitudes de onda. La otra forma de pensar en la luz es como ray Dibujar diagramas de rayos que muestren el camino de la luz es crítico para diseñar tales herramientas de enfoque de luz como lentes, prismas, microscopios, telescopios y cámaras. La óptica geométrica ha existido por más tiempo que la óptica física: en 1600, la era de Sir Isaac Newton, las lentes correctivas para la visión eran comunes.
se refiere al estudio de la luz.
¿Qué es la luz?
, que es el tipo percibido por el ojo humano. Sin embargo, la luz se presenta en muchas otras formas, la gran mayoría de las cuales los humanos no pueden ver.
son una forma de radiación electromagnética
; Los términos son intercambiables. Específicamente, las ondas electromagnéticas son oscilaciones autopropagantes en campos eléctricos y magnéticos.
, se ralentiza. Debido a que la luz interactúa con la materia (que no existe en el vacío), cuanto más densa es la materia, más lento viaja.
El espectro electromagnético
es la velocidad de la onda en metros por segundo (m /s), λ
es la longitud de onda en metros (m) y f
es la frecuencia en hertz (Hz).
para la velocidad de la luz en el vacío:
es una variable especial que representa la velocidad de la luz en el vacío. En otros medios (materiales), la velocidad de la luz se puede expresar como una fracción de c.
. En otras palabras, la luz puede tener una frecuencia
grande y una longitud de onda pequeña, o viceversa.
El espectro visible
para los humanos.
, que se traduce directamente a "debajo del rojo".
Frentes y rayos de onda
, ya que utiliza la naturaleza ondulatoria de la luz para comprender cómo la luz interactúa consigo misma y genera patrones de interferencia, de la misma manera que las ondas en el agua pueden intensificarse o cancelarse entre sí.
, una viga que sigue un camino en línea recta. Se dibuja un rayo como una línea recta que emana de una fuente de luz e indica la dirección en la que viaja la luz. Expresar la luz como un rayo es útil en óptica geométrica
, que se relaciona más con la naturaleza de las partículas de la luz.
