Se considera luz cualquier tipo de radiación óptica. En otras palabras, se trata de ondas electromagnéticas, cuya longitud está en el rango de unidades de nanómetros.
Definiciones generales
Desde el punto de vista de la óptica, la luz es una radiación electromagnética que es percibida por el ojo humano. Se acostumbra tomar un área en el vacío de 750 THz como unidad de cambio. Este es el borde de longitud de onda corta del espectro. Su longitud es de 400 nm. En cuanto al límite de ondas anchas, se toma como unidad de medida una sección de 760 nm, es decir, 390 THz.
En física, la luz se considera como un conjunto de partículas direccionales llamadas fotones. La velocidad de distribución de las ondas en el vacío es constante. Los fotones tienen un cierto impulso, energía, masa cero. En un sentido más amplio, la luz es radiación ultravioleta visible. Las ondas también pueden ser infrarrojas.
Desde el punto de vista de la ontología, la luz es el comienzo del ser. Esto es lo que dicen los filósofos y los eruditos religiosos. En geografía, este término se utiliza para referirse a determinadas zonas del planeta. La luz en sí misma es un concepto social. Sin embargo, en la ciencia tiene propiedades, rasgos y leyes específicas.
Naturaleza y fuentes de luz
La radiación electromagnética se crea en el proceso de interacción de partículas cargadas. La condición óptima para ello será el calor, que tiene un espectro continuo. La radiación máxima depende de la temperatura de la fuente. Un gran ejemplo de un proceso es el sol. Su radiación es cercana a la de un cuerpo completamente negro. La naturaleza de la luz en el Sol está determinada por la temperatura de calentamiento hasta 6000 K. Al mismo tiempo, alrededor del 40% de la radiación está visible. El espectro de máxima potencia se encuentra cerca de los 550 nm.
Las fuentes de luz también pueden ser:
- Capas electrónicas de moléculas y átomos durante la transición de un nivel a otro. Dichos procesos hacen posible lograr un espectro lineal. Algunos ejemplos son los LED y las lámparas de descarga de gas.
- Radiación de Cherenkov, que se forma cuando partículas cargadas se mueven a la velocidad de fase de la luz.
- Procesos de desaceleración de fotones. Como resultado, se produce radiación sincro o ciclotrón.
La naturaleza de la luz también se puede asociar con la luminiscencia. Esto se aplica tanto a las fuentes artificiales como a las orgánicas. Ejemplo: quimioluminiscencia, centelleo, fosforescencia, etc.
A su vez, las fuentes de luz se dividen en grupos según los indicadores de temperatura: A, B, C, D65. El espectro más complejo se observa en un cuerpo completamente negro.
Características de la luz
El ojo humano percibe subjetivamente la radiación electromagnética como un color. Entonces, la luz puede emitir tintes blancos, amarillos, rojos y verdes. Es solamentesensación visual, que está asociada con la frecuencia de la radiación, ya sea de composición espectral o monocromática. Se ha demostrado que los fotones se propagan incluso en el vacío. En ausencia de materia, la velocidad del flujo es de 300 000 km/s. Este descubrimiento se realizó a principios de la década de 1970.
En el límite de los medios, una corriente de luz experimenta reflexión o refracción. Durante la propagación, se disipa a través de la materia. Se puede decir que los índices ópticos del medio se caracterizan por un valor de refracción igual a la relación de las velocidades en vacío y absorción. En sustancias isotrópicas, la propagación del flujo no depende de la dirección. Aquí, el índice de refracción está representado por una cantidad escalar determinada por coordenadas y tiempo. En un medio anisotrópico, los fotones aparecen como un tensor.
Además, la luz se puede polarizar y no. En el primer caso, la cantidad principal de la definición será el vector de onda. Si el flujo no está polarizado, entonces consiste en un conjunto de partículas dirigidas en direcciones aleatorias.
La característica más importante de la luz es su intensidad. Está determinado por cantidades fotométricas como la potencia y la energía.
Propiedades básicas de la luz
Los fotones no solo pueden interactuar entre sí, sino que también tienen una dirección. Como resultado del contacto con un medio extraño, el flujo experimenta reflexión y refracción. Estas son las dos propiedades fundamentales de la luz. Con la reflexión todo queda más o menos claro: depende de la densidad de la materia y del ángulo de incidencia de los rayos. Sin embargo, con la refracción, la situación está lejosmás difícil.
Para empezar, podemos considerar un ejemplo simple: si metes una pajilla en el agua, de lado parecerá curvada y acortada. Esta es la refracción de la luz, que ocurre en el límite del medio líquido y el aire. Este proceso está determinado por la dirección de distribución de los rayos durante el paso a través del límite de la materia.
Cuando una corriente de luz toca el límite entre los medios, su longitud de onda cambia significativamente. Sin embargo, la frecuencia de propagación sigue siendo la misma. Si el haz no es ortogonal al límite, tanto la longitud de onda como su dirección cambiarán.
La refracción artificial de la luz se utiliza a menudo con fines de investigación (microscopios, lentes, lupas). Los puntos también pertenecen a tales fuentes de cambios en las características de las ondas.
Clasificación de la luz
Actualmente, se hace una distinción entre luz artificial y luz natural. Cada una de estas especies está definida por una fuente de radiación característica.
La luz natural es un conjunto de partículas cargadas con una dirección caótica y que cambia rápidamente. Tal campo electromagnético es causado por una fluctuación variable de intensidades. Las fuentes naturales incluyen cuerpos calientes, el sol, gases polarizados.
La luz artificial es de los siguientes tipos:
- Locales. Se utiliza en el lugar de trabajo, en el área de la cocina, paredes, etc. Esta iluminación juega un papel importante en el diseño de interiores.
- General. Esta es una iluminación uniforme de toda el área. Las fuentes son candelabros, lámparas de pie.
- Combinado. Una mezcla del primer y segundo tipo para conseguir la iluminación ideal de la estancia.
- Emergencia. Es extremadamente útil durante los cortes de energía. La mayoría de las veces, la energía proviene de baterías.
Sol
Hoy es la principal fuente de energía de la Tierra. No sería una exageración decir que la luz del sol afecta todos los asuntos importantes. Esta es una cantidad constante que define la energía.
Las capas superiores de la atmósfera terrestre contienen aproximadamente un 50% de radiación infrarroja y un 10% de radiación ultravioleta. Por lo tanto, la cantidad de luz visible es solo del 40%.
La energía solar se utiliza en procesos sintéticos y naturales. Esto es la fotosíntesis, la transformación de formas químicas, el calentamiento y mucho más. Gracias al sol, la humanidad puede usar electricidad. A su vez, los rayos de luz pueden ser directos y difusos si atraviesan las nubes.
Tres leyes principales
Desde la antigüedad, los científicos han estado estudiando la óptica geométrica. Hoy en día, las siguientes leyes de la luz son fundamentales:
- La ley de la distribución. Establece que en un medio óptico homogéneo, la luz se distribuirá en línea recta.
- La ley de la refracción. Un rayo de luz que incide en el límite de dos medios y su proyección desde el punto de intersección se encuentran en el mismo plano. Esto también se aplica a la perpendicular bajada al punto de contacto. En este caso, la relación de los senos de los ángulos de incidencia y refracción será el valorconstante.
- La ley de la reflexión. Un rayo de luz que desciende sobre el límite del medio y su proyección se encuentran en el mismo plano. En este caso, los ángulos de reflexión e incidencia son iguales.
Percepción de la luz
El mundo circundante es visible para una persona debido a la capacidad de sus ojos para interactuar con la radiación electromagnética. La luz es percibida por los receptores de la retina, que pueden detectar y responder al rango espectral de partículas cargadas.
Una persona tiene 2 tipos de células sensibles en el ojo: conos y bastones. Los primeros determinan el mecanismo de la visión durante el día con un alto nivel de iluminación. Los bastones son más sensibles a la radiación. Permiten que una persona vea de noche.
Los tonos visuales de la luz están determinados por la longitud de onda y su direccionalidad.
