Monografias | Introducción a ÓpticaIntroducción a ÓpticaResumen: Reflexión. Espejos planos. Espejos en ángulo. Espejos esféricos. Refracción. Prisma. La Luz como onda electromagnética. Lentes delgadas. Óptica Física. Polarización. Interferencia. Difracción. Espectroscopia. Historia y actualidad de la naturaleza de la luz. Fotometría. En
este capítulo analizaremos conceptos ópticos de tipogeométrico, que luego
profundizaremos, pero que son necesarios para elentendimiento de algunos temas
que veremos en los capítulos siguientes.
El
postulado general de la óptica geométrica es lapropagación rectilínea de la
luz, es decir
dedica al estudio de la luzcomo si fueran rayos rectilíneos sin tener en cuenta
ni su naturaleza ni suvelocidad. La
consecuencia del hecho de tomar a la luz en estos sentidosno es ni más ni menos
que la formación de SOMBRAS Y PENUMBRAS y la formaciónde estas dependen del
tipo de fuente luminosa:
CÁMARA
OSCURA: este
es el fundamento de la cámara fotográfica. Si en una caja cerrada hacemos un
orificio pequeño y colocamos un cuerpo luminoso por delante dentro de la caja
aparecerá la imagen del mismo invertida. Teniendo en cuenta la propagación
rectilínea de la luz y siendo el orificio pequeño los rayos que llegan a este
son oblicuos entonces como la luz no dobla sigue su recorrido rectilíneo
formando una imagen invertida como se ve en la figura.
REFLEXIÓN Este
es uno de los fenómenosópticos más sencillos. Si nosotros encendiéramos una
linterna apuntándole auna SUPERFICIE PULIDA (espejo) veríamos como el
haz de luz producido porla linterna rebota y vuelve dirigiéndose por ejemplo
hacia una pared. Entonces
tomando una recta de referencia normal (N)perpendicular al espejo tenemos un
rayo incidente (el proveniente de lalinterna) y un rayo reflejado (el
proveniente del espejo). Sobre este fenómenorigen dos leyes: 1°
Tanto el rayo incidente como el rayo reflejado y la rectaN pertenecen al mismo
plano. 2°
El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión(
ESPEJOS
PLANOS
Imágenes
de un cuerpo puntual: De
todos los rayos que parten de A tomaremos en cuenta alrayo AB, perpendicular al
espejo y reflejado sobre sí mismo (según loexplicado anteriormente) y al rayo
AC que forma con la normal CN un ángulo deincidencia i que reflejado (CD) forma
un ángulo de reflexión r. Si prolongamoslos segmentos AC y CD veremos como
estos dos se cortan en un punto A’ llamadoimagen de A. De este modo un
observador parado en J afirmaría que los todosrayos parecen porvenir de A’. Por
lo tanto todos los rayos que parten de un punto objeto yse reflejan determinan
otros, que prolongados determinan la llamada imagenvirtual del punto en cuestión. Cabe
destacar que el punto A es simétrico con respecto aA’ debido a que el espejo
EE’ es mediatriz del segmento AA’, de estamanera si hay un incremento el
segmento AB también lo habrá en el segmentoA’B. Esta es la explicación de
por qué cuando nos acercamos a un espejo laimagen del espejo parece también
acercarse hacia nosotros. Imágenes
de un cuerpo no puntual:
Teniendo
en cuenta las consideraciones anteriores de lasmediatrices se puede construir la
imagen virtual de AB trazando lasperpendiculares AM y BM al espejo, prolongando
sus medidas y uniendo los puntosdeterminados en el paso anterior obteniendo la
imagen virtual A’B’. Un
observador que desconoce principios de óptica al queimaginaremos transparente
en el punto T que mira según el sentido de la flecha(hacia el espejo) estaría
en condiciones de afirmar que el punto A que enrealidad es A’ se encuentra
situado bajo si derecha pero él mismo si girara180° comprobaría que en
realidad el punto A se encuentra de su lado izquierdo.Esta es la razón por la
cual si miramos por un espejo vemos las cosasinvertidas como muestra el esquema. CAMPO
DE UN ESPEJO Es
la región del espacio visible desde un punto dado graciasa un espejo. El mismo
queda determinado por los rayos reflejados provenientes delos dirigidos a la
periferia del espejo.
ESPEJOS
EN ÁNGULO. Si
tenemos dos espejos cuyas superficies pulidas seencuentran hacia fuera bien podríamos
decir que se encuentran a 360°. Sicolocamos un cuerpo entre medio de ellas no
se formaría ninguna imagen. Delmismo modo si estuviesen a 180° (siguiendo una
línea recta) y colocase uncuerpo como marca la figura se formaría una sola
imagen y si estuviesen a 90°se formarían tres uno compartido y otros dos uno
en cada uno de los espejos. Entonces
para averiguar la cantidad de imágenes n que seforman en dos espejos en ángulo
aes
válida la expresión:
De
este modo vemos también que mientras más chico sea el ánguloserán más las
imágenes formadas por lo que se podría decir que si aes
un número muy chico la cantidad de imágenes sería un número cercano
alinfinito, razón por la cual en espejos paralelos se forman infinitas imágenesque
se pierden intensidad y no llegan a distinguirse bien. ESPEJOS
ESFÉRICOS: Algunas
definiciones
ESPEJOS
CONCAVOS Elementos
de un espejo esférico:
Marcha
de los rayos
Se
verifica lo siguiente en todos los espejos exceptuando losespejos esféricos
superiores a los 8° o 9° ya que para estos no se cumpleestrictamente todo lo
que anunciaremos a continuación: Las
leyes de reflexión se verifican talen como en los planostomando como espejo
plano a la tangente en el punto que choca el rayo incidente,o sea que el punto
de incidencia es un espejo plano infinitamente pequeñotangente al punto de
incidencia mismo. Focos
Si
volvemos a usar nuestra linterna colocándola a unadistancia considerable del
espejo paralela al eje principal en distintasposiciones veremos como todos los
rayos chocan contra el espejo y tienden apasar por un mismo punto llamado foco y
viceversa (si pasan por el foco seránparalelos al eje principal). Si ahora en
vez de colocar la linterna paralela aleje principal la colocáramos paralela a
cualquier eje secundario veremos comotambién los rayos chocan y tienden a pasar
por otro punto distinto al anteriorllamado foco secundario. Por último podríamos
colocar la linterna coincidentecon el eje principal veremos como el rayo tiende
a reflejarse sobre sí mismodebido a que coincide con la recta normal del espejo
tangente. Del
estudio del triángulo BFC se podría decir que el focose sitúa aproximadamente
en la mitad del radio de la curvatura debido a que
Si
la curvatura fuese mayor a 8° o 9° en vez de que todoslos rayos pasen por un
solo punto (foco) se forma una superficie luminosallamada cáustica por reflexión. IMÁGENES
EN ESPEJOS ESFÉRICOS Focos
conjugados
Si
consideramos una fuente puntual F frente a un espejo esféricoy suponemos que
los rayos a’ y b’ son rayos reflejados de a y b sueledecirse que F’ es el
foco conjugado de F. Esto es recíproco ya que siconsideramos como fuente
luminosa a F’ tendría como foco conjugado a F por loque se puede decir que el
foco luminoso con su foco conjugado son recíprocos. Imágenes
de cuerpos no puntuales Estos
tipos de espejos presentan diferentes casos queestudiaremos por separado:
EL
OBJETO SE ENCUENTRA DETRÁS DEL CENTRO DE LACURVATURA (ENTRE EL CENTRO Y EL
INFINITO) Consideraremos
a un objeto AB perpendicular al eje principaly con el punto b en común para
evitar complicaciones innecesarias. Los
rayos a y b se reflejan según a’ y b’ determinandoel punto A’ y el punto
B’ es imagen de B por lo tanto A’B’ es imagen deAB resulta real, invertida
de menor tamaño y situada entre el foco y el centro. EL
OBJETO ESTÁ SITUADO EN EL CENTRO DE LA CURVATURA
Sucede
análogamente con los rayos a, b, a’ y b’ laintersección de los últimos
nos da el punto A’ imagen de A y B es conjugadocon B’ entonces tenemos la
imagen A’B’ de AB que ahora es real, invertida,de igual tamaño y situada
también en el centro. EL
OBJETO ESTÁ SITUADO ENTRE EL CENTRO Y EL FOCO PRINCIPAL Es
recíproco al primer caso ya que como muestra la figuralos rayos determinan una
imagen A’B’ de AB real, invertida pero de mayortamaño y situada detrás del
centro.
EL
OBJETO ESTÁ SOBRE EL FOCO
Los
rayos a y b se reflejan pero los rayos reflejados sonahora paralelos por lo
tanto nunca se cruzan imposibilitando la formación deuna imagen, o como también
se dice la imagen está infinitamente alejada. EL
OBJETO ESTÁ ENTRE EL FOCO Y EL ESPEJO Considerando
los rayos a y b vemos como al llegar al espejotienden a separarse se logra solo
si intersección si estos se prolongan por loque la imagen de AB es A’B’ que
como queda detrás del espejo resultavirtual, mayor y de igual sentido que el
objeto.
Fórmula
de los focos conjugados Todas
las consideraciones anteriores corresponden a lasiguiente expresión matemática
siendo x la distancia objeto-espejo, x’ ladistancia imagen espejo y f la
distancia focal del espejo (aproximadamente lamitad del radio de la curvatura).
ESPEJOS
CONVEXOS También
se cumplen las leyes de reflexión pero en este tipode espejos el foco principal
es imaginario debido a que los rayos tienden asepararse, y por lo tanto la
distancia es negativa. Marcha
de los rayos
Imagen
en un espejo convexo Del
mismo modo que en los espejos cóncavos prolongando losrayos A y B determinamos
los puntos virtuales A’ y B’ y obtenemos la imagenvirtual. Esta
es la única posibilidad que ofrecen los espejos, o seaque lo anterior se cumple
siempre en este tipo de espejos.
ABERRACIÓN:hemos
aclarado que todo lo dicho se verificaba con espejos no superiores a 9° o8°,
el porque se explica de la siguiente manera: Los
espejos que como hemos supuesto aquí reflejan un solopunto a partir de otro
(por ejemplo A’ y A) se llaman espejos aplanéticos.Los espejos
que cumplen perfectamente con el aplanetismo luminoso son losplanos. En los demás
como los que hemos excluido aquí se produce un fenómenollamado ABERRACIÓN que
consta de la reflexión de un sistema de focosconjugados a partir de un punto.
La aberración puede corregirse utilizandoespejos parabólicos ya que estos son
aplanéticos en diferentes condiciones(colocando la fuente luminosa en el foco o
"bastante lejos") outilizando una lente que luego veremos su
funcionamiento. Este
tipo de espejos son utilizados en espejos de dentistasque son cóncavos y
tienden a concentrar los rayos luminosos el los lugares aobservar (que será el
foco), lámparas dicroicas, linternas, espejosretrovisores que son convexos y
permiten la formación de una imagen virtual yvisible para el conductor, espejos
de parques de diversiones que soncombinaciones de cóncavos y convexos. Cabe
destacar que los espejos cilíndricossiempre "deforman" en forma
longitudinal no transversal.
REFRACCIÓN Es
la desviación deun rayo luminoso cuando pasa de un medio transparente a otro
medio tambiéntransparente pero de distinta densidad. Este es el fenómeno que
sucede cuandopor ejemplo metemos una cucharita en un vaso de agua y esta parecería
estarquebrada. Para
darnos cuenta de manera más ejemplificativa de ladesviación de los rayos lumínicos
podríamos colocarnos frente a una piletavacía en la cual no viéramos el tapón
de la misma. Si ahora comenzamos allenar de agua la pileta se produce una
desviación de los rayos luminosos(refracción) que permite que veamos el tapón.
La única causa de esta desviaciónes el hecho de que el agua tiene distinta
densidad del aire.
Si
ahora quisiéramos calcular cuanto se va a desviarel rayo tendríamos que tener
en cuenta el rayo incidente con su ángulo deincidencia i con respecto a la
normal N (perpendicular a la superficie deseparación) y el rayo refractado con
su ángulo de refracción también conrespecto a N. La
Ley de Snell acerca de la refracción enuncia: (m y n soníndices de refracción
de los medios)
Ambos
rayos refractado e incidente y la recta normalpertenecen al mismo plano. La
relación entre los senos de los ángulos de los dos ánguloses un índice de
refracción del primero para con el segundo en símbolos:
teniendo
en cuenta un índice particular de dos medios (porej. agua-aire) El
índice n depende de los medios en cuestión siendo mayoral ser más refringente
el medio. Cuando el rayo coincide con la normal no sufreninguna desviación. LAMINA
DE CARAS PARALELAS
Se
considera lámina de caras paralelas a todo mediorefringente limitado por planos
paralelos. Por ejemplo un vaso octogonal, etc. En
estas se verifica que todo rayo que incide sobre una delas caras de la lámina
de caras paralelas emerge de ella y no se desvía, solosufre un desplazamiento
que depende del ángulo de incidencia:
Si
se analiza trigonométricamente la relación entre i y ese obtendrá que los ángulos
son iguales. PRISMA Un
prisma es un medio transparente limitado por dos carasplanas concurrentes. La
intersección de esas caras se llama aristas y el diedroque forman, ángulo de
refringencia.
Marcha
de los rayos en el prisma Si
sobre la cara e un prisma incide un rayo incide un rayo ITsufrirá, al
atravesarlo, la desviación que indica TS, es decir, acercándose ala normal N,
pues pasa de un medio menos refringente a otro más refringente. Cuando
el rayo desaparece de un medio l, vuelve a desviarseen dirección SR, pues pasa
de un medio menos refringente a otro másrefringente. La
trayectoria inicial es IT y la final SR, las cualesdeterminan el ángulo de
desviación. Se
demuestra:
El
ángulo de desviación sufrida por un rayo luminoso alatravesar un prisma es
igual a la suma del ángulo de incidencia i y el ángulode emergencia e menos el
ángulo de refringencia A. Parte
2: La Luz como onda electromagnética.Lentes delgadas. LA
LUZ Y EL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO. En
la Parte 4 "Historia y actualidad de la naturaleza dela luz" hemos
realizado una recopilación de cómo se ha llegado a creerque la luz es una onda
electromagnética y si lo es eso únicamente, por lo queen este capítulo
arrancaremos del concepto de que la luz es una ondaelectromagnética. James
Clerk Maxwell, uno de los más grandes científicos dela historia, entre muy
importantes descubrimientos demostró que la luz era unaparte del espectro
electromagnético, es decir que difiere con las demás ondas(como pueden ser
ondas de radio, microondas, rayos ultravioleta, infrarrojos)solo en su longitud
de onda (distancia entre cresta y cresta de la onda) Luz
es entonces la región del espectro electromagnéticovisible al ojo. En
óptica se usan unidades de longitud de onda como: micra
(10-6 metros), Ángstrom (10-10metros),o nanómetro (10-9
metros). Los
límites del espectro visible no están bien definidos yaque la curva de
sensibilidad del ojo tiende a acercarse a los límites peronunca lo hace, aunque
los límites rondan un valor de entre 4300 A y 6900 A. Energía
y cantidad de movimiento Una
de las principales características de las ondaselectromagnéticas es que pueden
llevar energía de un lugar a otro. Así laradiación visible y no visible que
emite el Sol llega a la Tierra y el algunoscasos es convertida a energía eléctrica
(por ejemplo mediante panelesfotovoltaicos). Esto explica perfectamente como las
ondas electromagnéticastransportan energía. Así como conocemos los vectores
de campo eléctrico ymagnético las ondas electromagnéticas están ligadas a su
transporte de energíamediante el vector de Poynting S con ese nombre en honor a
John Henry Poyntingquien fue el primero en descubrir este fenómeno:
Vemos
como en la onda electromagnética influyen los valoresinstantáneos de campo eléctrico
y magnético. S en sistema MKS se mide enwatt/m2 Otra
característica importante es la llamada presión deradiación. Digamos que si
yo prendo una linterna apuntando hacia un libro estaejerce una presión de
fuerzas muy chicas contra el libro. Con esto podríamosafirmar que la luz tiene
cantidad de movimiento lineal. Estos efectos fueronpredecidos por Maxwell y se
expresa en un tiempo que para una cantidad de energíaU, una cantidad de
movimiento p se establecen las siguientes relaciones:
Conociendo
esto vale la pena manifestar otras relaciones útilespara el cálculo:
Siendo
t el tiempo, a el área a la que se esta incidiendo yF la fuerza hecha por la
onda Esta
presión de radiación fue comprobada experimentalmentepor Nichols y Hulls 30 años
luego su predicción teórica. Principio
de Huygens y la ley de refracción El
principio de Huygens es un antiguo principio geométricoque permite averiguar
donde está el frente de la onda en un momento cualquieraen el fututo si
conocemos su posición actual. Utilizando
este principio se deduce que en la refracción lavelocidad de la luz en el medio
más denso debe ser menor a la del medio menosdenso. Reflexión
total interna A
medida que aumentamos el ángulo de incidencia aumentaráel ángulo de refracción
hasta llegar a 90° (rayo e) superando ese valor esapreciable que los rayos no
son refractados sino reflejados en un fenómenollamado reflexión total interna.
Superficie
esférica refractora
En
la figura vemos como al llegar un rayoluminoso divergente de un punto O se
refracta para luego converger en un punto Iformando una imagen real del objeto
luminoso. Lo
contrario sucede en este otro caso en que la luz sale deun punto se refracta
pero no converge en un punto sino que diverge formando unaimagen virtual.
Lentes
delgadas Al
fijarse en los aparatos que se usan para resolverlos problemas que se presentan
en la práctica, entre los que interviene la luz,los más importantes son las
lentes, ya que se usan mucho directamente, y comoparte de aparatos más
complicados. Por ejemplo: para que las personas quepadecen ametropías ópticas,
puedan ver correctamente, para observar pequeñosobjetos claramente, para
observar objetos lejanos mejor que a simple vista, parafotografiar objetos o
personas de los que convenga conservar la imagen, paraproyectar transparencias y
películas cinematográficas, e inclusive, el ojopresenta varias lentes para que
puedan desarrollar sus funciones. Las
lentes, por su forma, lo mismo que por la manera que secomportan al ser
atravesadas por los rayos de luz, se clasifican en dos grupos,el de las lentes
convergentes y el de las lentes divergentes. Las
lentes convergentes, se caracterizan porque son másgruesas en el centro que en
la orilla, pudiendo presentar tres formasdiferentes: lente biconvexa (1), lente
planoconvexa (2), menisco convergente(3). Estas
lentes se llaman convergentes, porque los rayos de luzque llegan a ellas
paralelas, se refractan dos veces y después se cruzan en unmismo punto, que se
llama foco, F (4); como las lentes funcionan igual en unsentido que en el otro,
presentan dos focos, equidistantes de ellas. Debido
a que los tres tipos de lentes convergentes funcionande igual manera, para
representarlos en los esquemas se usa una línea recta,terminada por ambos
extremos en flechas, con sentido hacia fuera, debiendomarcarse también
claramente sus focos. Las
lentes divergentes, se caracterizan porque son másgruesas en la orilla que en
el centro y pueden presentar tres formas diferentes:lente bicóncava (6), lente
plano cóncava (7), y menisco divergente (8). Estas
lentes se llaman divergentes, porque los rayosque llegan a ellas paralelos, se
refractan dos veces, resultando despuésdivergentes, pero sus prolongaciones se
cruzan en un mismo punto que también sellama foco de la lente F (9); como todas
estas lentes funcionan igualmente enambos sentidos, presentan dos focos
virtuales equidistantes a ellas. Como
las tres formas de lentes divergentes funcionan de igualmanera, para
representarlas en los esquemas, se usa una línea recta terminadaen sus extremos
por flechas, con de sentido afuera hacia el centro, debiendomarcarse claramente
sus focos. Características
de las lentes: Para
estudiar gráficamente los fenómenos ópticos que sepresentan en las lentes, se
necesita conocer sus características, las cuales seindican gráficamente en la
figura siguiente, características que son comunes aambos tipos de lentes, por
lo que el esquema presenta flechas en los dossentidos. El
plano óptico de la lente, es el plano central de ella,siendo lo que se
representa con la línea LL’, del esquema. El
centro óptico O, es el punto central de la lente. El
eje principal AB, o simplemente eje, es la recta quesiendo perpendicular a la
lente, pasa por el centro óptico. Los
focos principales F y F’, o simplemente focos, son lospuntos donde se cruzan
los rayos que llegan a la lente paralelos al ejeprincipal, o sus prolongaciones. Distancia
focal f, es la distancia entre el centro óptico yel foco, que en las lentes
divergentes se considera negativa. La
forma más sencilla de determinar gráficamente las imágenesde las lentes y sus
características, consiste en usar una serie de rayosdenominados notables. Estos
son: Cualquier
rayo que llegue a una lente convergente, paraleloal eje principal, se refracta
pasando por el foco del otro lado (1). Cualquierrayo que llegue a una lente
convergente pasando por el foco, se refractaparalelo al eje principal (2). Para
las lentes divergentes, los rayos notables son lossiguientes: POTENCIA
DE UNA LENTE Se
ha verificado experimentalmente que una lente es tanto máspotente cuanto menor
es su distancia focal. En símbolos: (paralentes
convergentes) Por
convención se ha establecido que si la distancia focal es de un metro
lapotencia es de una dioptría. Así la potencia se mide en dioptrías y
ladistancia focal en metros. De esta fórmula se deduce que para una
distanciainfinitamente grande la potencia es cero y los rayos no sufren desviación. La
fórmula para lentes divergentes es análoga pero negativa: La
formula de los focos conjugados es la misma que en espejos. Reflexión
difusa Cuando
iluminamos una hoja de papel en un cuarto oscuro pareciera que lo hojadifundiría
la luz haciendo que gran parte de la habitación se ilumine. Esto sellama
reflexión difusa y sucede a partir de numerosas reflexiones yrefracciones que
ocurren el la hoja. Parte
3: Óptica Física. Polarización. Interferencia.Difracción. Espectroscopia. COLOR Los
colores simples (los del arco iris) son ondas quedifieren en su longitud de
onda. Esa es la única diferencia entre ellos. Elblanco es el color que contiene
a todos ellos, es decir que si descomponemos alblanco obtendremos toda la gama
de colores simples. Podemos descomponer alblanco utilizando un prisma, como el
índice de refracción depende de lalongitud de onda los rayos se van desviando
de manera distinta y por lo tanto seseparan. INTERFERENCIA Cuando
dos disturbios de onda se combinan, en tal forma quelos picos de una onda
coinciden con los picos de la otra, las dos ondas serefuerzan para producir un
disturbio mayor. Este proceso se conoce comointerferencia constructiva. Por otro
lado si los picos de una onda coinciden conlos valles de la otra, entonces las
ondas tendrán a cancelarse. Este proceso seconoce como interferencia
destructiva. El
experimento clásico que demuestra la interferencia de laluz fue realizado
primero por Thomas Young en 1801. Young separó la luz alpasarla por dos ranuras
paralelas angostas. En una pantalla blanca colocada másallá de las ranuras se
mostró un patrón de bandas alternadas claras y oscurasllamadas franjas de
interferencia. Las franjas claras indican interferenciaconstructiva y las
oscuras indican interferencia desctructiva de las dos ondaspor las ranuras.
Mediciones cuidadosas muestran que la interferenciaconstructiva ocurre en un
punto dado en la pantalla en donde las dos longitudesde trayectoria óptica
difieren en un número entero de longitudes de onda de laluz y la interferencia
destructiva ocurre si la diferencia de trayectoria es unnúmero entero de media
longitud de onda. Otro
ejemplo familiar de intereferencia de la luz se lograpor los efectos del color
en películas delgadas, tal como en películas de jabón.Estos efectos se deben
a la interferencia de las ondas de luz que se reflejan delas superficies frontal
y posterior de la película. Un efecto similar se notacuando una lente de vidrio
convexa se presiona contra una placa de vidrio plana,tal que ser forma una
delgada película de aire en forma de cuña. Cuando la luzse refleja de la región
de contacto, se notan una serie de anillos de colores.Este fenómeno fue
observado primero por Newton, y por ello se conocen comoanillos de Newton. La
interferencia de la luz se usa en muchas formas prácticas.El estándar
fundamental de longitud se basa en la longitud de onda de cierta líneaespectral
del gas kriptón. Luz desde una lámpara de kriptón se usa enconjunto con un
interferómetro óptico para hacer mediciones precisas delongitud. Otros
usos de la interferencia es la película antirreflexión.Lentes y otras partes
ópticas, usadas en todos los instrumentos finos, soncubiertos con delgadas
capas transparentes de material diseñado para reducir pérdidaspor reflexión,
debido a interferencia destructiva. La luz que sería de otromodo reflejada, es
transmitida. En sistemas multilentes este proceso puedeincrementar la eficiencia
de un instrumento considerablemente. Películas
delgadas son también usadas en filtros deinterferencia, en donde se utiliza
interferencia constructiva en forma tal quepermite que la luz de un color pase a
través del filtro mientras refleja lasotras longitudes de onda. DIFRACCIÓN Si
un objeto opaco se coloca entre una fuente puntual de luzy una pantalla blanca,
un examen cuidadoso muestra que el borde de la sombra noes perfectamente agudo,
como lo predice la ley de propagación rectilínea de laóptica geométrica. Más
bien se encuentra que una pequeña porción de luz sederrama dentro de la zona
oscura y que franjas desvanecidas aparecen en la zonailuminada. Otro
fenómeno relacionado es el esparcimiento de un haz deluz a su paso por un pequeño
agujero o separación angosta. El nombre dado aestas variantes de la óptica
geométrica se conoce como difracción. La ópticageométrica provee resultados
útiles en la mayoría de aplicaciones debido aque la longitud de onda de la luz
visible es pequeña y los efectos de difracciónno son importantes en
circunstancias ordinarias. Las
características esenciales de la difracción se explicanpor el principio de
Huygens, que establece que cada punto en un frente de ondaque avanza, puede ser
considerado la fuente de una nueva onda u onda secundaria.Las ondas secundarias
se combinan para producir el nuevo frente de onda. La
difracción es particularmente aparente en la retícula dedifracción, un
dispositivo usado para separar luz en sus longitudes de ondacomponentes. La retícula
se hace al rayar surcos o estrías cercanas espaciadasequidistantemente sobre
una superficie de vidrio u otro material. Cuando la retículase ilumina con un
haz de luz paralelo, la onda incidente es descompuesta por lasestrías en una
serie de ondas secundarias. La
dirección de la cual procede el nuevo frente de onda, estádeterminado por el
requerimiento para que las ondas secundarias se refuercen unaa otra. Este
refuerzamiento ocurre cuando la diferencia de trayectoria ópticaentre ondas,
desde estrías adyacentes, son un número entero de longitudes deonda. La mayoría
de instrumentos espectroscopicos utilizan retículas, más queprismas para el
elemento dispersivo básico. POLARIZACIÓN La
naturaleza transversal de las ondas de luz es revelado porel fenómeno de la
polarización. Ciertos cristales naturales, particularmentela turmalina mineral,
tiene la propiedad especial conocida como dicroísmo, enla cual se absorbe luz
cuya vibración de campo eléctrico está en una direccióny transmite luz cuya
vibración está a ángulo recto a esa dirección. El
producto sintético Polaroid es dicróico. Cuando luzordinaria, la cual tiene
direcciones aleatorias de vibración, pasa por unpolarizador hecho de material
dicróico. La luz emergente sale polarizada, enotras palabras tiene su vibración
de campo eléctrico confinado a una ciertadirección. Cuando
luz polarizada se envía a través de un segundopolarizador, la luz será
transmitida o absorbida, dependiendo de la orientaciónrelativa de los dos
polarizadores. Cuando luz natural no polarizada se reflejadesde una superficie
suave, tal como la superficie de un camino mojado, sevuelve polarizada. Una lámina
dicróica orientada apropiadamente, similar a lausada en anteojos Polaroid para
el sol, reduce el brillo reflectivo por laabsorción del componente polarizado
de la luz. ESPECTROSCOPIA Es
el estudio de la composición energética de lasradiaciones mediante su análisis
espectral y es una potente herramienta paralos químicos en el reconocimiento de
sustancias. PARTE
4: Historia y actualidad de lanaturaleza de la luz Breve
recopilación historica: ¿Qué
es la luz?. Es Isaac Newton (1642 - 1727) el queformula la primera hipótesis
científica sobre la naturaleza de la luz. Modelo
corpuscular: Conocida como teoría
corpuscular ode la emisión, es el primer modelo exitoso en explicar el
comportamiento de laluz. En gran parte se debe a la autoridad de Newton, ya que
en esa misma épocael modelo ondulatorio trataba de explicar el mismo fenómeno. A
finales del siglo XVI, con el uso de lentes e instrumentosópticos, empezaron a
observar, analizar y experimentar los fenómenosluminosos, siendo el holandés
Willebrord Snell, en 1620, quién descubrió demanera experimental la ley de la
refracción, aunque no fue conocida hasta que,en 1638, René Descartes
(1596-1650) publicó su tratado "Óptica".Descartes fue el
primer gran defensor de la teoría corpuscular, diciendo que laluz se comportaba
como un proyectil que se propulsaba a velocidad infinita. Sinespecificar
absolutamente nada sobre su naturaleza y rechazando que ciertamateria fuera de
los objetos al ojo, explicó claramente el fenómeno de reflexión,pero tuvo
alguna dificultad con la refracción. En
1672 Newton envió una breve exposición de su teoría delos colores a la Royal
Society de Londres. Su publicación provocó tantas críticasque confirmaron su
recelo a las publicaciones, por lo que se retiró a lasoledad de su estudio en
Cambridge. En 1704, sin embargo, publicó su obra Óptica,en la que
explicaba detalladamente su teoría. En esta obra explicaba que lasfuentes
luminosas emiten corpúsculos muy livianos que se desplazan a granvelocidad y en
línea recta. Según su teoría la variación de intensidad de lafuente luminosa
era proporcional a la cantidad de corpúsculos que emitía endeterminado tiempo.
La reflexión de la luz consistía en la incidencia dedichos corpúsculos en
forma oblicua sobre una superficie espejada, de maneraque al llegar a ella
variaba de dirección pero siempre en el mismo medio. Laigualdad del ángulo de
incidencia con el de reflexión se debía a que tantoantes como después de la
reflexión los corpúsculos conservaban la mismavelocidad (debido a que permanecían
en el mismo medio). La refracción laresolvió expresando que los corpúsculos
que inciden oblicuamente en unasuperficie de separación de dos medios de
distinta densidad son atraídos porla masa del medio más denso y, por lo tanto,
aumenta la componente de lavelocidad que es la velocidad que es perpendicular a
la superficie de separación,razón por la cual los corpúsculos luminosos se
acercan a la normal. Según
lo expresado por Newton en su obra, la velocidad de laluz aumentaría en los
medios de mayor densidad, lo cual contradice losresultados de los experimentos
realizados años después. Esta explicación,contradictoria con los resultados
experimentales sobre la velocidad de la luz enmedios más densos que el vacío,
obligó al abandono de la teoría corpuscularpara adoptar el modelo ondulatorio. Modelo
ondulatorio: Desde otro punto de
vista, ChristianHuygens (astrónomo, matemático y físico holandés) en el año
1678, describey explica lo que hoy se considera las leyes de reflexión y
refracción. Definea la luz como un movimientoondulatorio
semejante a la propagacióndel sonido, de tipo mecánico, que necesita un medio
material para propagarse.Supuso tres hipótesis: Las
ondas mecánica requieren de algún medio material quelas transporte, para las
ondas lumínicas se suponía la existencia de unamateria insustancial e
invisible a la cual se le llamó éter, la que debíaestar esparcida por todo el
espacio. Justamente la existencia del éter fue elprincipal problema de la teoría
ondulatoria. En
aquella época, la teoría de Huygens no fue muyconsiderada, fundamentalmente, y
tal como se ha mencionado, dado al prestigioque alcanzó Newton. Pasó más de
un siglo para que fuera tomada en cuentagracias a los experimentos del médico
inglés Thomas Young sobre los fenómenosde interferencias luminosas, y los del
físico francés Auguste J. Fresnel sobrela difracción, que fueron decisivos
para que se colocara en la tabla deestudios de los físicos sobre la luz, la
propuesta realizada por Huygens en elsiglo XVII. Thomas
Young demostró experimentalmente un hecho paradójicoque no se podía explicar
desde la teoría corpuscular: la suma de dos fuentesluminosas pueden producir
menos luminosidad que por separado. Su experienciaconsistía en practicar
dos minúsculas ranuras muy próximas entre sísobre una tela negra en la que se
hace incidir luz de un pequeño ydistante foco apareciendo sobre la
pantalla (colocada a determinada distancia dela tela) en forma de líneas
alternativamente brillantes y oscuros. ¿Cómoexplicar el efecto de ambas
ranuras, que por separado darían un campoiluminado, combinadas producen sombra
en ciertas zonas? Young logró explicar laalternancia de las franjas asociando
las ondas de luz al comportamiento de lasondas acuáticas. Si las ondas suman
sus crestas hallándose en concordancia defase, la vibración resultante será
intensa y se verá una zona clara. Por elcontrario, si la cresta de una onda
coincide con el valle de la otra, la vibraciónresultante será nula, viéndose
una zona oscura. Deducción simple imputada auna interferencia y se desarrolla
la idea de la luz como estado vibratorio deuna materia insustancial e invisible,
el éter, al cual se le resucita. (ver interferencia) Ahora
bien, la colaboración de Auguste Fresnel para elrescate de la teoría
ondulatoria de la luz estuvo dada por el aporte matemáticoque le dio rigor a
las ideas propuestas por Young y la explicación que presentósobre el fenómeno
de la polarización al transformar el movimiento ondulatoriolongitudinal,
supuesto por Huygens y ratificado por Young, quien creía que lasvibraciones
luminosas se efectuaban en dirección paralela a la propagación dela onda
luminosa, en transversales. Pero aquí, y pese a las sagacesexplicaciones que
incluso rayan en las adivinanzas dadas por Fresnel,inmediatamente queda
presentada una gran contradicción a esta doctrina, ya queno es posible que se
pueda propagar en el éter la luz por medio de ondastransversales, debido a que
éstas sólo se propagan en medios sólidos. En
su trabajo, Fresnel explica una multiplicidad de fenómenosmanifestados por la
luz polarizada. Observa que dos rayos polarizados ubicadosen un mismo plano se
interfieren, pero no lo hacen si están polarizados entre sícuando se
encuentran perpendicularmente. Este descubrimiento lo invita a pensarque en un
rayo polarizado debe ocurrir algo perpendicularmente en dirección ala propagación
y establece que ese algo no puede ser más que la propia vibraciónluminosa. La
conclusión se impone: las vibraciones en la luz no pueden serlongitudinales,
como Young lo propusiera, sino perpendiculares a la direcciónde propagación,
transversales. Las
distintas investigaciones y estudios que se realizaronsobre la naturaleza de la
luz, en la época engendraron aspiraciones de mayoresconocimientos sobre la luz.
Entre ellas, se encuentra la de lograr medir lavelocidad de la luz con mayor
exactitud que la permitida por las observacionesastronómicas (En 1670 el astrónomo
danés Olaf Roemer pudo calcular lavelocidad de la luz observando el eclipse de
una de las lunas de Jupiter).Hippolyte Fizeau (1819- 1896) concretó el proyecto
en 1849 con un clásicoexperimento. Hizo pasar la luz reflejada por dos espejos
entre los intersticiosde una rueda girando rápidamente, determinó la velocidad
que podría tener laluz en su trayectoria, que estimó aproximadamente en
300.000 km./s. Después deFizeau, lo siguió León Foucault (1819 – 1868) al
medir la velocidad depropagación de la luz a través del agua. Este experimento
fue de gran interés,ya que sirvió de criterio para analizar la veracidad
beligerante entre la teoríacorpuscular y la ondulatoria. La primera teoría
requería que la velocidadfuese mayor en el agua que en el aire; lo contrario
exigía, la segunda. En susexperimentos logró comprobar que la velocidad de la
luz cuando transcurre porel agua es inferior a la que desarrolla cuando transita
por el aire. La teoríaondulatoria adquiere cierta preeminencia sobre la
corpuscular, y pavimenta elcamino hacia la gran síntesis realizada por Maxwell. Velocidad
de la Luz: en 1670, por primera vez
en lahistoria, el astrónomo danés Olaf Roemer (1644-1710) pudo calcular
lavelocidad de la luz. Se hallaba estudiando los eclipses de una de las lunas de
Júpiter,cuyo período había determinado tiempo atrás. Estaba en condiciones
decalcular cuales serían los próximos eclipses. Se dispuso a observar uno
deellos, y con sorpresa vio que a pesar de que llegaba el instante
tancuidadosamente calculado por él, el eclipse no se producía. El satélite
demoró996 seg. en desaparecer. Presupuso que la demora era producida debido a
que laluz debía recorrer una distancia suplementaria de 299.000.000 Km., que es
el diámetrode la órbita terrestre. Su observación anterior correspondía a
una estacióndistinta del año y la posición de la Tierra no era la misma. Suponiendo
que la luz se propagara a velocidad constante y enlínea recta se puede calcular
la velocidad de propagación dividiendo elespacio recorrido por el tiempo
tardado: Vluz = 299.000.000 Km : 996seg. = 300.200 Km/seg. Observaciones
posteriores llevaron a la conclusión que elatraso en cuestión era de 1.002
seg., lo cual da por resultado que la velocidadde la luz sería de 298.300
Km/seg. En
1849, el físico francés Fizeau, logró medir lavelocidad de la luz mediante
una experiencia hecha en la Tierra. Para calcularla velocidad con la que la luz
realizaba el recorrido total, colocó una ruedadentada delante del haz luminoso,
de modo que los dientes bloquearan la luz ylos espacios intermedios la dejaran
pasar. La velocidad de rotación de larueda, muy elevada, se regulaba de modo
que la luz que pasaba entre dos dientestuviera justo el tiempo de llegar hasta
la ventana y volver, antes de serocultada por el siguiente diente. Conociendo la
distancia recorrida por el hazluminoso y la velocidad de rotación de la rueda,
Fizeau obtuvo una medida de lavelocidad de la luz La
rueda tiene igual cantidad de dientes y espacios entreellos, X dientes y X
espacios, por lo tanto su perímetro será 2X. Da n vueltaspor segundo (que es
la frecuencia con que gira), o sea que, por cadasegundo pasan 2 xn
dientes y espacios. El tiempo es inversamenteproporcional a la frecuencia, de
allí que: t = (2xn) 1-. Cuando
no llega mas luz al observador es evidente que lostiempos de ida y de vuelta son
iguales. Aplicando las ecuaciones de MRUtenemos:
V = 2d / t = 2d / (2xn) - 1 = 2 d . 2 xn= 4 d xn Fizeau
colocó el espejo a 8.633 m del observador, la ruedatenía 760 dientes y giraba
a 12,6 revoluciones por segundo. Si
aplicamos la fórmula obtenida, resultará: v =313.274 Km./seg. León
Foucault y Fizeau (casi simultáneamente),hallaron en 1850 un método que
permite medir la velocidad de la luz en espaciosreducidos. La idea consiste en
enviar un haz de luz sobre un espejo giratoriohaciéndole atravesar una lámina
de vidrio semitransparente y semirreflectora,un espejo fijo devuelve el rayo y
atraviesa luego lámina observándose lamancha luminosa en una pantalla. Con
este método se obtuvo que: v= 295.680 Km./seg. En
general todas las mediciones de que se tiene conocimientoobtuvieron resultados
entre 298.000 Km/seg y 313.300 Km/seg sin embargo se tomacomo velocidad de la
luz la de 300.000 Km/seg por ser un término medio entrelos valores obtenidos y
por ser una cifra exacta que facilitan los cálculos. Modelo
electromagnético: los físicos sabían
desdeprincipios del siglo XIX que la luz se propaga como una onda transversal
(unaonda en la que las vibraciones son perpendiculares a la dirección de avance
delfrente de ondas). Sin embargo, suponían que las ondas de luz requerían algúnmedio
material para transmitirse, por lo que postulaban la existencia de unasustancia
difusa, llamada éter, que constituía el medio no observable. Maxwellapareció
con una teoría que hacía innecesaria esa suposición, pero elconcepto de éter
no se abandonó inmediatamente, porque encajaba con elconcepto newtoniano de un
marco absoluto de referencia espaciotemporal. JamesClerk
Maxwell (1831-1879), físico inglés,dio
en 1865 a los descubrimientos sobre la relación entre campos eléctricos ymagnéticos
había realizado el genial autodidacta Michael Faraday, un andamiajematemático
y logró reunir los fenómenos ópticos y electromagnéticos hastaentonces
identificados dentro del marco de una teoría de reconocida hermosura yde
acabada estructura. En la descripción que hace de su propuesta, Maxwellpropugna
que cada cambio del campo eléctrico engendra en su proximidad un campomagnético,
e inversamente cada variación del campo magnético origina uno eléctrico. Dado
que las acciones eléctricas se propagan con velocidadfinita de punto a punto,
se podrán concebir los cambios periódicos - cambiosen dirección e intensidad
- de un campo eléctrico como una propagación deondas. Tales ondas eléctricas
están necesariamente acompañadas por ondas magnéticasindisolublemente ligadas
a ellas (variación de campos inducidos). Los doscampos, eléctrico y magnético,
periódicamente variables, estánconstantemente perpendiculares entre sí y a la
dirección común de supropagación. Son, pues, ondas transversales semejantes a
las de la luz. Porotra parte, las ondas electromagnéticas se transmiten, como
se puede deducir delas investigaciones de Weber y Kohlrausch, con la misma
velocidad que la luz. Deesta doble analogía, y haciendo gala de una
espectacular volada especulativaMaxwell termina concluyendo que la luz consiste
en una perturbación electromagnéticaque se propaga en el éter. Ondas eléctricas
y ondas luminosas son fenómenosidénticos. Veinte
años más tarde, Heinrich Hertz (1857-1894) compruebaque las ondas hertzianas
de origen electromagnético tienen las mismaspropiedades que las ondas
luminosas, estableciendo con ello, definitivamente, laidentidad de ambos fenómenos. Hertz,
en 1888, logró producir ondas por mediosexclusivamente eléctricos y, a su vez,
demostrar que estas ondas poseen todaslas características de la luz visible,
con la única diferencia de que laslongitudes de sus ondas son manifiestamente
mayores. Ello, deja en evidencia quelas ondas eléctricas se dejan refractar,
reflejar y polarizar, y que suvelocidad de propagación es igual a la de la luz.
La propuesta de Maxwellquedaba confirmada: ¡la existencia de las ondas
electromagnéticas era unarealidad inequívoca! Establecido lo anterior, sobre
la factibilidad detransmitir oscilaciones eléctricas sin inalámbricas, se abrían
las compuertaspara que se produjera el desarrollo de una multiplicidad de
inventivas que hanjugado un rol significativo en la evolución de la naturaleza
humana contemporánea. Pero
las investigaciones de Maxwell y Hertz no sólo selimitaron al ámbito de las
utilizaciones prácticas, sino que también trajeroncon ellas importantes
consecuencias teóricas. Todas las radiaciones serevelaron de la misma índole física,
diferenciándose solamente en la longitudde onda en la cual se producen. Su
escala comienza con las largas ondashertzianas y, pasando por la luz visible, se
llegan a la de los rayosultravioletas, los rayos X, los radiactivos, y los rayos
cósmicos. Sin
embargo, la teoría electromagnética de Maxwell,pese
a su belleza, deja sin explicación fenómenos como el fotoeléctrico, y laemisión
de luz por cuerpos incandescentes. En consecuencia, pasado elentusiasmo inicial,
fue necesario para los físicos, como los hizo Planck (aregañadientes) en 1900,
retomar la teoría corpuscular. La salida al dilema quepresentaban las
diferentes teorías sobre la naturaleza de la luz, empezó atomar forma en 1895
en la mente de un estudiante de dieciséis años, AlbertEinstein, que en el año
1905, en un ensayo publicado en el prestigioso periódicoalemán Anales de la física,
abre el camino para eliminar la dicotomía queexistía sobre las consideraciones
que se hacían sobre la luz al introducir elprincipio que más tarde se haría
famoso como relatividad. La
luz es, de acuerdo a la visión actual, una oscilaciónelectromagnética que se
propaga en el vacío cuya longitud de onda es muy pequeña,unos 6.500 Å para la
luz roja y unos 4.500 Å para la luz azul. (1Å = unAngstrom, corresponde a una
décima de milimicra, esto es, una diez millonésimade milímetro). Por
otra parte, la luz es una parte insignificante delespectro electromagnético. Más
allá del rojo está la radiación infrarroja;con longitudes de ondas aún más
largas la zona del infrarrojo lejano, lasmicroondas de radio, y luego toda la
gama de las ondas de radio, desde las ondasde centímetros de longitud, metros y
decámetros, hasta las ondas largas deradiocomunicación, con longitudes de
cientos de metros y más. Por ejemplo, eldial de amplitud modulada, la llamada
onda media, va desde 550 y 1.600kilociclos por segundo, que corresponde a una
longitud de onda de 545 a 188metros, respectivamente. Ondas Radio
AM Onda Corta Radio FM Microondas Infrarrojos Ultravioleta Rayos x Rayos Gamma En
física, se identifica a las ondas por lo que se llamalongitud de onda,
distancia entre dos máximos y por su frecuencia, número deoscilaciones por
segundo, que se cuenta en un punto, y se mide en ciclos porsegundo (oscilaciones
por segundo). El producto de ambas cantidades es igual ala velocidad de
propagación de la onda. En
el otro extremos del espectro electromagnético seencuentra la radiación
ultravioleta, luego los rayos x y a longitudes deonda muy diminutas los
rayos. La
atmósfera terrestre es transparente sólo en la regiónóptica, algo en el
infrarrojo y en la zona de ondas de radio. Por ello, es quela mayor información
que hemos obtenido sobre el universo ha sido a través dela ventana óptica,
aunque en las últimas décadas la radioastronomía havenido jugando un rol
sustancial en la entrega de conocimientos sobre el cosmos,proporcionando datos
cruciales. Observaciones en el ultravioleta, rayos X, comoasí también de parte
del infrarrojo, hay que efectuarlas con instrumentosubicados fuera de la atmósfera
de la Tierra. Sin embargo, es posible tambiénobtener resultados en el
infrarrojo con instrumentación alojada enobservatorios terrestres empotrados a
gran altura sobre el nivel del mar o contecnología puesta en aviones o globos
que se eleven por sobre la baja atmósfera,que contiene la mayor parte del vapor
de agua, que es la principal causa de laabsorción atmosférica en el
infrarrojo. Dilema
actual: Hoy en día no se sabe
fehacientementecual es la naturaleza de la luz. Ambos modelos tanto el
electromagnético comoel cuántico, que plantea la existencia de los fotones de
Einstein, coexisten enun marco de incertidumbre. El modelo más fuerte es el cuántico
ya que la mecánicacuántica después de las leyes del movimiento de Newton es
la mejor teoríaexperimentalmente probada. Pero la existencia de partículas con
energía perosin masa llama mucho la atención. Para entender mejor el tema podríamos
haceruna sencilla analogía: si nosotros viviéramos en la prehistoria e intentáramosanalizar
científicamente al viento nos encontraríamos en un gran problema. Alno tener
ningún conocimiento previo y tampoco disponer de instrumentos talescomo
microscopios llegaríamos a una conclusión bastante incoherente. No nosquedaría
más que definir al viento como algo con energía y sin masa, porqueal no poder
verlo y si sentirlo (es decir ver que ejerce fuerzas) no tendríamosotra opción.
Quizás hoy en día no tengamos los instrumentos para ver qué sonverdaderamente
los fotones. PARTE
4: Fotometría La
luz, al igual que las ondas de radio, los rayos X o losgamma es una forma de
energía. Si la energía se mide en joules (J) en elSistema Internacional,
para qué necesitamos nuevas unidades. La razón es mássimple de lo que parece.
No toda la luz emitida por una fuente llega al ojo yproduce sensación luminosa,
ni toda la energía que consume, por ejemplo, unabombilla se convierte en luz.
Todo esto se ha de evaluar de alguna manera y paraello definiremos nuevas
magnitudes: el flujo luminoso, la intensidad luminosa,la iluminancia, la
luminancia, el rendimiento o eficiencia luminosa y la http://edison.upc.es/curs/llum/fotometria/-
Cant_luz cantidad
de luz. Flujo
luminoso Para
hacernos una primera idea consideraremos dos bombillas,una de 25 W y otra
de 60 W. Está claro que la de 60 W dará una luz másintensa. Pues bien,
esta es la idea: ¿cuál luce más? o dicho de otra forma ¿cuántoluce cada
bombilla? Cuando
hablamos de 25 W o 60 W nos referimos sólo a lapotencia consumida por la
bombilla de la cual solo una parte se convierte en luzvisible, el llamado flujo
luminoso. Podríamos medirlo en watts (W), pero parecemás sencillo definir una
nueva unidad, el lumen, que tome comoreferencia la radiación visible.
Empíricamente se demuestra que a una radiaciónde 555 nm de 1 W de potencia
emitida por un cuerponegro
le corresponden 683 lumen. Se
define el flujo luminoso como la potencia (W)emitida en forma de radiación
luminosa a la que el ojo humano es sensible. Su símboloes
1
watt-luz a 555 nm = 683 lm Flujo
luminoso Símbolo:
Unidad:
lumen (lm) Intensidad
luminosa El
flujoluminoso
nos da una idea de la cantidadde luz que emite una fuente de luz, por ejemplo
una bombilla, en todas lasdirecciones del espacio. Por contra, si pensamos en un
proyector es fácil verque sólo ilumina en una dirección. Parece claro que
necesitamos conocer cómose distribuye el flujo en cada dirección del espacio y
para eso definimos laintensidad luminosa. | |||||||||||||||||||||
).De
este modo se deduce fácilmente que si el rayo incidente coincide con larecta N
este rebota sobre sí mismo, ya que ambos ángulos tienen 0°.
.O
sea la distancia focal es aproximadamente igual a la mitad del radio de
lacurvatura.
(absorcióntotal)
(reflexióntotal)
y
su unidad es el lumen (lm). A la relación entre watts y lúmenes se le llama equivalenteluminoso
de la energía y equivale a: