Naturaleza y Propiedades Fundamentales de la Luz

Teoría de la Luz: Naturaleza Dual

La luz posee una doble naturaleza, comportándose tanto como onda como como partículas (naturaleza dual).

Naturaleza Dual de la Luz

• Teoría Corpuscular: Formada por paquetes de energía sin masa, a una gran velocidad (Newton, Einstein). Se refiere a:
  • Corpúsculos
  • Fotones
  • Cuantos de luz
• Teoría Ondulatoria: Cumple con las propiedades de la onda (Huygens, Young, Hertz, Maxwell).

Ambas teorías son complementarias, no excluyentes.

Emisión Cuántica de Luz

La luz no se emite por vibración mecánica, sino por el cambio de órbita del átomo (átomo estable - átomo excitado).

Emisiones Luminosas

Tipos de emisiones de luz:

• Incandescencia: Luz emitida debido a la energía calórica (un cuerpo, al alcanzar cierta temperatura, emite una radiación luminosa).
• Fosforescencia: Sustancias capaces de absorber y almacenar energía, para luego emitirla como luz.
• Fluorescencia: Átomos excitados por ser iluminados con luz de alta energía, emiten luz visible (ejemplos: cianuro de potasio y bario).
• Bioluminiscencia: Emisión debida a que ciertos seres vivos emiten luz.

Luz y Materia

Interacción de la luz con diferentes materiales:

• Materiales Transparentes: Aquellos que transmiten las ondas de luz (agua, vidrio, aire).
• Materiales Translúcidos: Parte de la luz es transmitida, parte reflejada y parte es absorbida por el material.
• Materiales Opacos: No transmiten luz, absorben o reflejan toda la luz.

Propagación de la Luz

La luz se propaga en línea recta. La dirección y sentido de la luz se llama rayo de luz.

Sombras y Penumbras

Mientras más cerca esté el foco del objeto, más borrosa será la sombra.

• Sombra Total: Umbra
• Sombra Parcial: Penumbra

Eclipse de Sol

La Luna se atraviesa entre la Tierra y el Sol, generando sombra o penumbra sobre la Tierra.

Propiedades de Ondas Luminosas

Reflexión

Tipos de reflexión:

• Reflexión Especular: En superficies regulares y pulidas.
• Reflexión Difusa: En superficies rugosas.
• Reflexión Atmosférica: Los espejismos.

Refracción

Ocurre cuando la luz pasa de un medio a otro, cambiando su velocidad y dirección.

Fórmula del índice de refracción: n = c/v

• n: Índice de refracción del medio
• c: Velocidad de la luz en el vacío (aproximadamente 300.000 km/s)
• v: Velocidad de la luz en el medio

Valores aproximados del índice de refracción (n) y velocidad de la luz (v en km/s) para diferentes medios:

• Vacío: n ≈ 1, v ≈ 300.000
• Aire: n ≈ 1.0003, v ≈ 299.910
• Agua: n ≈ 1.33, v ≈ 225.564
• Etanol: n ≈ 1.36
• Vidrio: n ≈ 1.52
• Cuarzo: n ≈ 1.54
• Vidrio Pedernal: n ≈ 1.61
• Diamante: n ≈ 2.42