tema 2 laluz

7/25/2019 Tema 2 Laluz

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Aspectos Fsicos

Tema2

Laluz

1. Espectro electromagntico2. Propagacin de la luz

3. Fuentes lumnicas

Tema2.Laluz.AspectosFsicos


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Inters del tema

Importancia de la luz en el aspecto de lasgamas de color en:

las condiciones de trabajo del creativo

la aplicacin de la materia plstica el empleo de la luz en tcnicas de iluminacin

el tratamiento de tcnicas especficas de anlis isde obras de arte

Tema

2.

La

luz.

Aspectos

Fsicos

Colores luz,

sin luz no hay color


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Queslaluz?

Se atribuye a Euclides el descubrimiento de las leyes de la

reflexin de la luz h.300 a. C.), pero fue en el siglo XVII cuando el

matemtico gemetra holands Cristian Huygens y el cientfico

inglsIsaac Newtondesarrollaron dos teoras contrapuestas sobre

la naturaleza de la luz.

1678: Christian Huygens.

Esta teora describe y explica lo que hoy se

considera como leyes de reflexin y

refraccin. Define a la luz como un

movimiento ondulatorio semejante al que

se produce con el sonido.

TeoraOndulatoriadelaluz

En su Tratado de la luz plante una teora, conocida como

Teora Ondulatoria, segn la cual existe una especie de

medio invisible que llena todo el vaco, el cual puede ser

estimulado por los rayos luminosos. El estmulo provoca

una serie de ondas que avanzan hasta chocar con un

objeto. Si se trata del ojo humano, las ondas estimulan lavisin.


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1666: Isaac Newton.

Teora corpuscular de la luz

Realizado porIsaac Newtonen 1666.

La luz consiste en un flujo de partculas luminosas (corpsculos), queexplican su propagacin rectilnea, su reflexin en las superficies opacas yla refraccin al cambiar de medio.Se opone, al menos en apariencia, a la teora ondulatoria propuesta porHuygens, para la cual la luz se compone de ondas.

El efecto de composicin de laluz por diferentes colorespodemos apreciarlo sihacemos pasar un rayo de luzpor un prisma, ya queentonces se descompone enlas distintas longitudes de ondaque la forman.

Descubre que la perturbacin del campoelectromagntico puede propagarse en el espacio auna velocidad que coincide con la de la luz en elvaco, equiparando por tanto las ondaselectromagnticas con las ondas luminosas.

1865: James Clerk Maxwell .

Teora electromagntica de la luz

Cuando la vibracin tiene lavelocidad adecuada se crea laluz, pero dependiendo de lavelocidad de la vibracin, lasondas generadas pueden servisibles o invisibles (infrarrojaso ultravioletas), esto es, existeun espectro electromagnticoen el que la luz visible apenasocupa un pequeo sector.


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Produccin de un estmulomediante la luz.

Maxwell establece las primeras caractersticas de lasondas electromagnticas afirmando que la luz era unamanifestacin visible de unas oscilacioneselectromagnticas que se desplazaban alrededor deuna velocidad de 300.000 km/seg.

Unidades de Medida:

frecuencia(hertz) y longitud(metros)

Teora electromagntica de la luz

Heinrich Hertz comprueba que las ondashertzianas de origen electromagntico tienenlas mismas propiedades que las ondasluminosas, estableciendo definitivamente laidentidad de ambos fenmenos.

Teora ondas hertzianas

Consigui generar ondas electromagnticas con longitudes ms largas.Esas ondas hertzianasson las que se usan hoy en da para transmitirpor radio y televisin.


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Teora del Fotn

Albert Einstein seal que el efecto fotoelctricopoda explicarse fcilmente si se supona que la luzest formada por paquetes discretos a los que llamfotones. La energa de un fotn dependerainversamente de la longitud de onda de la luz.

Representacin de una onda

La luz es una forma de energa consistente en vibracioneselectromagnticas que se propagan en lnea recta y en formade ondas y que proviene de fuentes de energa especficas.

Definicin de la luz


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Llamamos luzo energa visiblea la energa radiante capazde causar directamente una sensacin visual.Llamamos luzo energa visiblea la energa radiante capazde causar directamente una sensacin visual.

Definicin de la luz

Las radiaciones electromagnticas pueden representarse enfuncin de su frecuencia y su longitud de onda.A esta representacin la denominamos espectroelectromagntico .

Elespectroelectromagntico


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frecuencia (hertz)

longitud de onda (metros)

1024 1022 1020 1018 1016 1014 1012 1010 108 106 104 102 1

10-14 10-12 10-10 10-8 10-6 10-4 10-2 1 102 104 106 108

rayos csmicos

rayos gammarayos X

ultravioletainfrarrojo

radar

microondas

FM

onda corta

AM telgrafo

telfonocorriente elctrica

TV

1cm 1km 1.000 km

su longitud , que puede equivaler a algunas millonsimas de milmetro (ej. unidad xen las radiaciones de origen csmico) o a varios millares de kilmetros (ej. ciertascorrientes elctricas de uso industrial).

espectro visible

La luz es el efectode las radiacionesvisibles que formanparte del espectroelectromagntico

Elespectroelectromagntico

Caractersticas ondas electromagnticas

Frecuencia y longitud de onda:

Para comprender mejor estosconceptos, se puede analizar una ondacompleta.

La distancia entre el principio y el finalde una onda, o entre dos crestascontiguas se denomina l ongitud deonda .

Al nmero de ondas u oscilaciones quese producen en un segundo se le llamafrecuencia , y es una caractersticadiferencial de las ondas. Se mide enhertzios o ciclos por segundo (1 hertzio= 1 ciclo/segundo).

Frecuencia y longitud de onda:

Para comprender mejor estosconceptos, se puede analizar una ondacompleta.

La distancia entre el principio y el finalde una onda, o entre dos crestascontiguas se denomina l ongitud deonda .

Al nmero de ondas u oscilaciones quese producen en un segundo se le llamafrecuencia , y es una caractersticadiferencial de las ondas. Se mide enhertzios o ciclos por segundo (1 hertzio= 1 ciclo/segundo).


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El espectro visibleDentro del espectro electromagntico, la longitud de onda de la luz visibleocupa un espacio que va desde aproximadamente los 4000 Amstrong (1Amstrong = 1 diezmillonsima de milmetro) que correspondera a uncolor violeta claro, hasta los 7600 Amstrong que corresponde un tonorojo oscuro.

Entre esta franja de longitudes de onda quedaran englobados el resto decolores que es capaz de percibir nuestro ojo. Resulta difcil establecerunos lmites claramente definidos a estos cambios de coloracin ya quese producen de manera gradual, pero aproximadamente podramosrepresentarlos as:

El espectro visible


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Espectros

Los espectros pueden ser de emisin o de absorcin y

cada uno de ellos, a su vez, puede ser continuo y

discontinuo (de rayos o bandas).

Fotos del espectro de luz solar (continuo) y luz

fluorescente (discontinuo) obtenidas con un

espectrofotmetro .

Espectros de emisin

Losespectros de emisinse obtienen a partir de la radiacin emitida directamente

sobre el cuerpo.

Los espectros de emisin continuos se obtienen al pasar la luz de un cuerpo

incandescente a travs de un prisma ptico (luz solar, bombilla de filamento).

Los espectros de emisin discontinuos los producen gases o vapores a elevada

temperatura.

En ambos casos la emisin de rayas o bandas se debe a la liberacin de exceso de

energa que poseen los tomos o molculas excitadas, en forma de radiacin

luminosa, cuya frecuencia caracteriza al tomo o molcula que la emite.

Elsiguientegrficomuestraelespectrodeemisindelsodio


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Espectros de emisinLos espectros de emisin son tan caractersticos de un tomocomo si se tratase de un cdigo de barras o de una huelladigital, con los que se pueden averiguar los elementosqumicos presentes en una fuente emisora de luz, como unaestrella.

Los espectros de absorcin se forman cuando una radiacin luminosa

compuesta pasa a travs de un cuerpo y este la absorbe total o

parcialmente.

Cuando la absorcin es total, se obtiene un espectro continuo porque

faltan todas las radiaciones absorbidas entre dos frecuencias distintas.

Espectros de absorcin

Elgrficosiguientemuestraelespectrodeabsorcindelsodio.


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Propagacin de la luz

Fuente de luz:emisor de energa radiante

Propagacinen lnea recta

La radiacinse modifica al atravesar un mediofsico (velocidad, difusin y direccin)

El enunciado original del principio de Fermat deca

"el camino entre dos puntos dados que recorre un

rayo de luz es tal que para ese camino el tiempo

que tarda la luz en recorrerlo es mnimo".

En trminos ms modernos este principio se

expresara diciendo que"la luz, al ir de un punto a

otro, sigue una trayectoria tal que el camino ptico

recorrido es mnimo".

Leonardo-Pierre de Fermat

Propagacin de luz

Intensidad

1. Inversamente proporcional a la distancia querecorre

2. Depende del ngulo de incidencia

3. Suma de intensidades


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Estas radiaciones de energaCHOCAN SOBRE OBJETOS YMATERIALES, los cuales en partelas absorben (tragan, calor), enparte las reflejan (devuelven) y en

parte lastransmiten (dejan pasar).

a

r t

Incidencia de la luz

Propagacin de luz

FUENTE DE LUZ emite radiacionesde energa en el campo visible

Comportamiento de la superficie delos cuerpos

Leyes de reflexin

1. Angulo = incidencia

2. Angulo incidente y reflejado en el mismo plano

3. Los ngulos en lados opuestos sonperpendiculares a la superficie reflectante y pasanpor el punto de incidencia.

Reflexinatiende al comportamiento de la superficiede los objetos (spera, lisa, polvorienta,)

Tipos de reflexin

Regular

Difusa

compuesta


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Reflexin RegularCuando la superficie reflectante es muy lisa ocurre una reflexin de

luz llamada especular o regular. Para este caso las leyes de la

reflexin son las siguientes: El rayo incidente, el rayo reflejado y la

recta normal, deben estar en el mismo plano (mismo medio), con

respecto a la superficie de reflexin en el punto de incidencia. El

ngulo formado entre el rayo incidente y la recta normal es igual al

ngulo que existe entre el rayo reflejado y la recta normal.

Comportamiento de la superficie de

los cuerpos

Reflexin Especular o Regular



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Reflexin Difusa

mate

Si la superficie de un material

es rugosa, y no

microscpicamente lisa, se

producirn reflexiones

difusas.

Cada rayo de luz que cae en

una partcula de la superficie

obedecer la ley bsica de lareflexin, pero como las

partculas estn orientadas

de manera aleatoria, las

reflexiones se distribuirn de

manera aleatoria.

Comportamiento de la superficie de los

cuerpos

Reflexin CompuestaSe trata de una reflexin parcialmente difusa y

parcialmente regular. Cuando se moja el firme, el agua

llena las irregularidades del terreno, la superficie se vuelve

ms lisa y la reflexin especular dificulta la visin.



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La reflexin de la luz es la desviacin que sufren sus rayos cuando encuentran una

superficie opaca y vuelven reflejados al medio de procedencia.

Donde mejor se aprecia este efecto es en los espejos. La reflexin hace que aparezca

una imagen simtrica del objeto que se encuentre delante. Distinguimos entre

reflexin especulary reflexin difusa. En los espejos planos y en la superficie de un

lago con el agua en calma tendremos reflexin especular; en la superficie del agua

de un ro tendremos reflexin difusa.


cuerpos

La refraccin de la luz es el cambio de

direccin que experimenta un rayo

luminoso al pasar de un medio a otro

(salvo en incidencia perpendicular, donde

no hay cambio en la direccin de

propagacin, aunque s vara la velocidad

de la luz al cambiar de medio).

Refraccin

Comportamiento de la superficie de loscuerpos


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ndice de refraccin(relacin entre la velocidad del medio y la velocidaden el vaco la mxima-).

Refraccincambio de velocidad en los medios y desviacin de su trayectoria


cuerpos

Aspectos perceptivos

Iluminancia

Es el flujo incidente (la intensidad lumnica) por unidad de

superficie. Constituye la unidad fotomtrica (lumen) que se

utiliza para la medicin de la iluminancia.


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LuminanciaLa cantidad de luz reflejada

por una superficie se

denomina luminancia

(medida en nits).

Depende tanto de la

intensidad de la zona

iluminada como de la

naturaleza de la superficiereflectante.

Nuestro ojo percibe las diferencias de luminancia de una

superficie como las diferencias de claridad.


AlbedoEl albedo (o reflectividad) es la

relacin entre la luz recibida y

la reflejada por un objeto. Se

representa en una escala

numrica (0 al 1) o en forma deporcentaje.

Un cuerpo totalmente blanco

tiene albedo 1.0 porque refleja

toda la luz recibida.

Un cuerpo totalmente negro

tiene albedo 0.0 porque la

absorbe toda.


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La luz y los cuerpos

Cuerpos opacosLos cuerpos opacos: son aquellos que no dejan pasarla luz, a simple vista.

BLANCORECHAZArefleja- todas lasradiaciones luminosas que lealcanzan, cualquiera que seasu longitud de onda (todasllegan simultneamente anuestro ojo).

NEGROABSORBETODAS y, por tanto, no reflejaninguna de ellas.A nuestro ojo nollega ningunaradiacin.

Cuerpos opacos


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erpos opacos

ABSORBE UNA PARTE de las longitudes de onda quecomponen la luz blanca incidente, REFLEJAde entre ellas,SLO UNA O ALGUNAS(aquellas que llegarn a nuestro ojo).

Cuerpos opacos


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El cuerpo transparente: Es aquel que deja pasar casi toda laluz que incide en l. la intensidad de la luz incidente es muyparecida a la transmitida (la que lo atraviesa).

Son ejemplos, el agua, elvidrio, algunas bebidasdistintas al agua y algunostipos de plsticos.


Cuerpos transparentes


Cuerpos translcidosLos cuerpos translcidos: Son los que dejan pasaruna porcin de la luz incidente. El cuerpotranslucido dejara pasar aproximadamente lamitad de la luz que incide sobre l.

Ejemplos:cristal esmerilado, ciertostipos de vidrio con los quese hacen paredes, el papelcebolla y el aceite, algunostejidos, algunos cuerpos enlminas finas y algunasbebidas con color.


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Fuentes lumnicas

Qu es?

Fuente de energa que emite una radiacinelectromagntica que se encuentra en el dominiovisible(400-700nm)

Pueden ser encendidas y apagadas y empleadas enexperimentos de color real.

Su intensidad es considerablemente mayor que la de laluz reflejada por una superficie.

La gran mayora emiten luz blanca o casi blanca.

Los colores que vemos dependen en granmedida de las caracter sticas cromt icas de lasfuentes de luz(aspecto distinto)

Tipos

Fuentes lumnicas naturales

sol, fuego, incandescencia ybioluminiscencia

Fuentes lumnicas artificiales

bombillas

Fuentes lumnicas


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La serie de La Catedral

de Rouen de Monet.


El Sol


El fuego


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Bioluminiscencia La produccin de bioluminiscenciaen los animales es un proceso

qumico complejo en el que la

oxidacin de un sustrato de

protena luciferina es catalizado

por la enzima luciferasa. La

luciferina acompaada de la

enzima luciferasa, la molcula

energtica ATP y el oxgeno genera

la luz bioluminiscente.

Lmparas1. Incandescentes

Bombillas (fuente de luz A), fuentetrmica, 5-15% luz visible, en su mayoratendente al rojo. Mejorado Fuente de luzB y fuente de luz C. Filamento dewolframio o tugsteno arrolladohelicoidalmente y encerrado en un globode vidreo incandescente por el paso deuna corriente elctrica, lmparas

halgenas.2. De descarga

Tubo fluorescente (o de nen)reaccin de dos sustancias qumicasactivadas por descargas elctricasmediante electrodos. Hay numerosostipos materiales fluorescentes que emitenluz de longitud de onda mayor que lacorrespondiente a la luz absorbida(ultravioleta): rendimiento 25-31% luzvisible

3. LEDDiodo de emisin de luz. Espectro enuna determinada longitud de onda.Rendimiento amplio. No desprendecalor.

Espectro continuo

Espectro discontinuo,en lnea



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La bombilla incandescente fue

inventada en 1879 por Thomas

Alva Edison y desde ese ao

lleva luciendo en todo el mundo. Edison con una rplica de su primera bombilla incandescentede unos 12 vatios.

Lmparas incandescentes


De la energa que consumen

un 95% se transforma en

calor y nicamente el 5% es

aprovechado para dar luz.

Emisin de calor de una bombilla de bajo consumo(izquierda) y una incandescente



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Lmparas fluorescentes


Fuentes lumnicas artificialesTubos de nen


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ConclusinEl color depende directamente de la luz

Es parte de ella

Por esta razn, DE NOCHE todos los cuerpos nos parecen negros.

No teniendo radiaciones luminosas incidentes, las diversas superficiesno pueden reflejar su longitud de onda caracterstica.

Si el color fuese algo propio, intrnseco a cada cuerpo e independientede la accin exterior, deberamos percibirlo por s mismo, aun sin laintervencin de un agente externo como la luz y, por tanto, hasta en laoscuridad.

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