domingo, 27 de septiembre de 2015
miércoles, 16 de septiembre de 2015
¿Cuando iluminamos un cuerpo opaco, qué sucede con la energía (luz) que llega a ellos?
El color de un objeto
¿Por qué si una manzana está iluminada con luz solar (blanca), la vemos de color rojo?
Nosotros sabemos que los cuerpos opacos, como la manzana se ven porque reflejan la luz que se llega de alguna fuente luminosa. En este ejemplo, la luz que incide sobre la manzana es blanca y está formada por varios colores, pero la luz que refleja y llega a los ojos de la niña es mayoritariamente roja. Esto se debe a que la manzana absorbe todos los demás colores de la luz blanca y refleja sólo el rojo.
Por ejemplo, si iluminamos una planta (verde) con luz solar, ésta absorberá todas la radiaciones menos la verde, que al reflejarse llega a nuestros ojos y nos permite percibirla verde.
En la siguiente figura podemos observar qué ocurre cuando iluminamos con luz blanca una cartulina blanca y una negra.
Si la cartulina se ve blanca, significa que refleja casi toda la luz que le llega, es decir que prácticamente no absorbe ninguna radiación.
En el caso de la cartulina negra, sucede lo contrario, casi toda la luz que llega es adsorbida y se refleja muy poca, razón por la cual la vemos oscura.
¿Qué sucedería si iluminamos una hoja blanca, con luz monocromática amarilla?
Como la hoja es blanca sabemos que reflejará todos los colores, incluido el amarillo incidente. A nuestros ojos llegará la radiación amarilla por lo que veremos la hoja de ese color.
Luego de estas breves explicaciones, podemos concluir que el color de un objeto no sólo depende de sus características, sino también de la luz con que se ilumina e inclusive de la buena visión del observador
¿Podrías explicar por qué los habitantes de los desiertos o de zonas tropicales, utilizan habitualmente ropas blancas o de colores muy claros?
Objetos no luminosos
No todos los objetos emiten luz, por ejemplo un libro, un lápiz, una mesa son iluminados por la luz emitida por la lámpara. Si apagamos la luz y la habitación quedara totalmente oscura ya no veríamos la mesa por ejemplo.
Así como clasificamos las fuentes de luz, podemos clasificar los cuerpos no luminosos según cómo se comportan cuando son iluminados. De acuerdo a esta clasificación podemos dividirlos en tres categorías
a) Cuerpos Transparentes
Son aquellos que al ser iluminados, dejan pasar a través de ellos toda la
luz que reciben. El ejemplo mas común es el vidrio que se utiliza en ventanas o parabrisas de los automóviles.
Aunque a simple vista parece que dejan pasar totalmente la luz, siempre hay alguna pequeña pérdida, una parte es adsorbida y la otra reflejada por el vidrio
b) Cuerpos Traslúcidos
Son aquellos materiales que dejan pasar parcialmente la luz que llega a
ellos. Por ejemplo el papel de calco, o algunos tipos de vidrios que permiten pasar algo de luz, pero no dejan ver nítidamente lo que hay al otro lado de ellos.
c) Cuerpos Opacos
Son aquellos que no dejan pasar la luz a través de ellos, por ejemplo, la madera, los metales, etc.
Propagación rectilínea de la luz
Al observar los cuerpos que nos rodean comprobamos que algunos de ellos emiten luz; es decir, son fuentes de luz, como el Sol, una lámpara encendida, la flama de una vela, etc.
Otros no son luminosos, pero pueden verse porque son iluminados por la luz que proviene de alguna fuente.
Uno de los hechos que podemos observar fácilmente en relación con el comportamiento de la luz, es que cuando se transmite en un medio homogéneo, su propagación es rectilínea.
Esto puede comprobarse cuando la luz del Sol pasa por el resquicio de una ventana y penetra en una habitación a oscuras. Sabiendo que la luz se propaga en línea recta podremos determinar el tamaño y la posición de la sombra de un objeto sobre una pantalla.
En la figura por ejemplo se ve una lámpara que emite luz que se propaga en línea recta en todas direcciones.
Un objeto opaco colocado entre la fuente y una pantalla, interrumpe el paso de una parte de esa luz y produce una sombra. El perfil de dicha sombra lo definen las rectas que salen de la fuente y pasan tangencialmente por el objeto.
Otros no son luminosos, pero pueden verse porque son iluminados por la luz que proviene de alguna fuente.
Uno de los hechos que podemos observar fácilmente en relación con el comportamiento de la luz, es que cuando se transmite en un medio homogéneo, su propagación es rectilínea.
Esto puede comprobarse cuando la luz del Sol pasa por el resquicio de una ventana y penetra en una habitación a oscuras. Sabiendo que la luz se propaga en línea recta podremos determinar el tamaño y la posición de la sombra de un objeto sobre una pantalla.
Formación de la sombra de un objeto iluminado por una pequeña lámpara |
En la figura por ejemplo se ve una lámpara que emite luz que se propaga en línea recta en todas direcciones.
Un objeto opaco colocado entre la fuente y una pantalla, interrumpe el paso de una parte de esa luz y produce una sombra. El perfil de dicha sombra lo definen las rectas que salen de la fuente y pasan tangencialmente por el objeto.
Rayos y haces de rayos luminosos
Consideremos una fuente que emite luz en todas direcciones. Las direcciones en que se propaga pueden indicarse mediante rectas, como se observa en la figura. Dichas líneas se denominan rayos de luz. Queremos dejar claro la diferencia entre haz de luz y rayo de luz; haz luminoso o haz de luz, es le conjunto de rayos que emite una fuente de luz.
En la figura se representa parte de los rayos de luz que son emitidos por una fuente. Este conjunto de rayos constituye un haz luminoso divergente (a). Dicho conjunto, después de pasar por algunos procesos (que veremos en su oportunidad), puede transformarse en un haz convergente, como en el que se muestra en la figura (b), o en un haz de rayos paralelos (c)
El haz de luz que es emitido por un punto luminoso siempre es divergente, pero tratándose de un proyector (o reflector), un faro o una linterna, por ejemplo, el haz que sale de la fuente sufre modificaciones, transformándose en un haz de rayos prácticamente paralelos (ver figura).
Un haz que llegue a nosostros y que provenga de una fuente de luz muy alejada también estrá formado por rayos prácticamente paralelos (por ejemplo, la luz que llega del sol a la Tierra, ver figura)
Una importante propiedad de la luz es la independencia que se observa en la propagación de rayos o haces luminosos. Después de que dos haces se entrecruzan, siguen las mismas trayectorias que tendrían si no se hubiesen cruzado; es decir, un haz no perturba la propagación del otro. Por este motivo, varias personas en una habitación observan nitidamente los objetos ahí existentes, a pesar del cruzamiento de los rayos luminosos que llevan las imágenes de los objetos hasta sus ojos (ver figura)
Los rayos luminosos indican las direcciones de propagación de la luz |
Los haces luminosos pueden estar constituidos por rayos divergentes, convergentes o paralelos |
El haz de luz que es emitido por un punto luminoso siempre es divergente, pero tratándose de un proyector (o reflector), un faro o una linterna, por ejemplo, el haz que sale de la fuente sufre modificaciones, transformándose en un haz de rayos prácticamente paralelos (ver figura).
Un haz que llegue a nosostros y que provenga de una fuente de luz muy alejada también estrá formado por rayos prácticamente paralelos (por ejemplo, la luz que llega del sol a la Tierra, ver figura)
Situación en que se evidencian los tres tipos de rayos; paralelos, convergentes y divergentes. |
El hecho que los rayos luminosos se crucen no afecta sus direcciones de propagación. |
La luz
Clasificación de Fuentes de Luz
A nuestro alrededor existen infinidad de objetos que emiten luz, por ejemplo el Sol, una lámpara, una vela, etc. A estos objetos se les suele llamar fuentes de luz o fuentes luminosas y lo que hacen es transformar algún tipo de energía en luz. En el aso de la vela la energía proviene de una reacción química (combustión) en la que se produce una llama, en la lámpara se transforma energía eléctrica en luz y en el Sol la energía proviene de reacciones nucleares que se producen en su superficie. Si analizamos cualquier fuente luminosa, encontraremos que la luz emitida siempre proviene de una transformación de energía.
En la Naturaleza es imposible la creación de energía. Lo que existe comúnmente es la transformación de un tipo de de energía en otro. Esta Ley fundamental de la Naturaleza se conoce como Principio de Conservación de la Energía
Una forma práctica de ordenar el conocimiento es clasificar los objetos o hechos según algún criterio, con la finalidad de buscar elementos comunes entre ellos. En este caso veremos de que forma es posible clasificar las fuentes luminosas.
Fuentes Naturales: por ejemplo, el Sol
Fuentes Artificiales: por ejemplo, una linterna o una vela
2°Criterio: Según la forma en que se produce la emisión
Incandescentes: por ejemplo, el filamento de una lámpara
Luminiscentes: por ejemplo, el tubo de luz
Las fuentes incandescentes son aquellas que para emitir luz deben aumentar su temperatura respecto a la del ambiente, por lo que conjuntamente con la luz, ceden calor al medio. Por ejemplo, al pasar corriente eléctrica por el filamento de una lamparita, éste eleva su temperatura, emitiendo simultáneamente energía en forma de luz y calor.
Las fuentes luminiscentes son las que emiten luz sin emisión de energía en forma de calor, debido a que no aumentan su temperatura respecto al ambiente. Los ejemplos mas comunes son los tubos de luz, la pantalla del televisor o algunos seres vivos como las luciérnagas, los bichos de luz o algunos peces que viven en las profundidades y son capaces de emitir luz.
Las fuentes luminiscentes son las que emiten luz sin emisión de energía en forma de calor, debido a que no aumentan su temperatura respecto al ambiente. Los ejemplos mas comunes son los tubos de luz, la pantalla del televisor o algunos seres vivos como las luciérnagas, los bichos de luz o algunos peces que viven en las profundidades y son capaces de emitir luz.
El proceso de luminiscencia consta de dos etapas, en la primera los materiales luminiscentes reciben energía y la absorben en la segunda etapa la emiten en forma de luminosa. Si la emisión finaliza rápidamente (fracciones de segundo), al proceso se le denomina fluorescencia, por ejemplo cuando apagamos un televisor y su pantalla deja de emitir luz casi instantáneamente. Si la emisión es lenta (puede durar horas) se la denomina fosforescencia, por ejemplo los relojes que están recubiertos con una pintura especial siguen emitiendo luz durante un buen tiempo y así se pueden ver en una habitación oscura
Actividad:
Realizar el siguiente cuadro y completar pintando de color azul, según los criterios de clasificación vistos.
(la primera fila de la tabla donde la fuente de luz es el Sol ya esta realizada a modo de ejemplo)
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