QUÉ ES LA LUZ? La luz es radiación electromagnética capaz de afectar el sentido de la vista

FÍSICA ÓPTICA

DEFINICIÓN: Rama de la física que analiza las características y propiedades de la luz, estudiando cómo se comporta y manifiesta

¿QUÉ ES LA LUZ? La luz es radiación electromagnética capaz de afectar el sentido de la vista

Principales Teorías

A fines del siglo XVII se propusieron dos teorías para explicar la naturaleza de la luz: la teoría de partículas (corpuscular) y la teoría ondulatoria. El principal defensor de la teoría corpuscular fue sir Isaac Newton. La teoría ondulatoria era apoyada por Christian Huygens (1629-1695), un matemático y científico holandés. Cada una de esas teorías intentaba explicar las características de la luz observadas en esa época.

De acuerdo con la teoría corpuscular, las partículas muy pequeñas, de masa insignificante, eran emitidas por fuentes luminosas tales como el Sol o una llama. Estas partículas viajaban hacia fuera de la fuente en líneas rectas con enorme rapidez. Estas partículas rebotan con los objetos opacos mientras que atraviesan a los objetos transparentes. Cuando las partículas entraban al ojo, se estimulaba el sentido de la vista.

Huygens, por otra parte, explicó que la flexión de las ondas acuáticas y las ondas sonoras alrededor de los obstáculos se apreciaba fácilmente debido a sus grandes longitudes de onda. Él razonaba que si la luz era en realidad una serie de ondas con una longitud de onda corta, daría lugar a una sombra bien definida puesto que el grado de flexión sería pequeño. También decía que la luz es emitida por una fuente luminosa en forma de ondas.

Teoría electromagnética: Esta teoría fue creada por Maxwell, el relaciono los fenómenos magnéticos con fenómenos eléctricos. El dijo que la luz es una onda transversal y electromagnética que se propaga a través de ondas perpendiculares entre sí.

PRINCIPALES TEMAS DE ESTUDIO:

1. PROPAGACIÓN RECTILÍNEA: Es cuando la luz viaja en línea recta
2. REFLEXIÓN: Es el cambio de dirección que experimente un rayo de luz o bien, una onda cuando esta incide sobre una superficie. Esto hace posible que veamos objetos que no emiten luz propia. (se explica en la imagen los ángulos de incidencia y reflexión)

*Cambio de dirección que experimenta la luz cuando choca con un objeto y "rebota". * (Explicación sencilla)

1. REFRACCIÓN: Es el cambio de dirección que experimenta una onda cuando pasa de un medio material a otro, en tanto, el mismo solamente se efectuará si la onda incide de forma oblicua sobre la superficie de separación de los dos medios y los índices de refracción de los medios resultan ser distintos; como por ejemplo cuando la luz pasa del aire al agua.
2. DIFRACCIÓN: Fenómeno muy característico de las ondas, el cual consiste en la dispersión y curvado aparente cuando las mismas se topan ante un obstáculo. Este es el fenómeno que provoca la formación de aros entorno a las estrellas

*La difracción es un fenómeno que tiene lugar cuando las ondas que forman la luz atraviesan un orificio estrecho, ya que estas se deforman y a partir de ese punto no avanzarán en forma de haz; sino que “se abrirán” como los faros de un coche en mitad de la noche debido a que el orificio actúa como un nuevo emisor.* (Explicación detallada)

TEORÍAS CIENTÍFICAS

1. ÓPTICA GEOMÉTRICA: Trata a la luz como un conjunto de rayos que cumplen el principio de Fermat, se encuentra basada en el modelo corpuscular de Newton. Se utiliza en el estudio de la transmisión de la luz por medios homogéneos (lentes, espejos), la reflexión y la refracción.
2. ÓPTICA FÍSICA: Considera a la luz como una onda electromagnética, explicando así la difracción, interferencia, y los fenómenos de polarización y anisotropía.
3. ÓPTICA CUÁNTICA: Estudio cuántico de la interacción entre las ondas electromagnéticas y la materia, en el que la dualidad onda-corpúsculo desempeña un papel crucial.

EXPLICACIONES:

→PRINCIPIO DE FERMAT: Este principio afirma, que la trayectoria real que sigue un rayo de luz entre dos puntos es aquella en la que emplea un tiempo mínimo en recorrerla.

→MODELO CORPUSCULAR DE NEWTON: Reconoce que la luz se comporta como un fluido formado por corpúsculos luminosos de tamaño despreciable frente a la de los objetos involucrados en los fenómenos estudiados.

AREAS DE APLICACIÓN:

1. INSTRUMENTACIÓN ÓPTICA: Se incluye el estudio y diseño de elementos, y sistemas ópticos que se utilizan principalmente para colectar imágenes. Como ejemplo: lentes, prismas, espejos, microscopios, telescopios, etc.
2. COMUNICACIONES ÓPTICA: Utiliza a la luz como portadora de información y se usan sistemas ópticos para la transmisión y recepción de señales. Ejemplo, el empleo de fibra óptica para él envió de información a través de lo que conocemos como "internet".
3. METROLOGÍA ÓPTICA: Tienen que ver con el monitoreo de parámetros físicos, usando sistemas y métodos de no contacto, utilizando luz, lo cual lleva a realizar pruebas no destructivas. La metrología óptica ha tenido un gran impacto en la solución de problemas industriales y de ingeniería, igualmente se han implementado técnicas de monitoreo en el área médica.
4. ÓPTICA DE FRONTERA: Investiga fenómenos relacionados con radiación luminosa de alta potencia, la rápida detección y transmisión de información generada con luz, nuevos materiales ópticos, fuentes de radiación y detección luminosa. Las aplicaciones derivadas de estos estudios se reflejan en la aparición de nuevos tipos de láseres o el perfeccionamiento de los ya existentes. Estas investigaciones también permiten el empleo de nuevos materiales para aplicaciones diversas como en las comunicaciones y sensores ópticos.

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