La luz. Fotointerpretación.

República Bolivariana de Venezuela.

Ministerio del Poder Popular Para la Educación.

Universidad Nororiental Privada “Gran Mariscal de Ayacucho”

Núcleo: Bolívar

Facultad: Ingeniería

Escuela: Ing. Del Ambiente y los Recursos Naturales.

Cátedra: Fotointerpretación.

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La luz

Profesor:                                                                                                    Bachiller:

Ing. Moreno Diego                                                                      Marcano Delmari

                                                                                                         C.I 24.412.781

Ciudad Bolívar, Octubre de 2016.

Índice

                                                                                                                             Pág.

Introducción______________________________________________________ 3

1.Historia_________________________________________________________4

2.Naturaleza dual de la luz___________________________________________ 5

3.Teoría ondulatoria de la luz_________________________________________7

   3.1.Interferencias_________________________________________________9

   3.2.Difracción__________________________________________________ 10

4.Teoría corpuscular de la luz_______________________________________ 11

   4.1.Efecto fotoeléctrico__________________________________________ 12

   4.2.Propagación rectilínea de la luz_________________________________ 12

   4.3.Sombras proyectadas_________________________________________ 13

5.Espectro electromagnético________________________________________ 15

Conclusiones____________________________________________________ 21

Referencias bibliográficas_________________________________________  22

Introducción

Las ondas electromagnéticas se forman cuando campos eléctricos y magnéticos cambiantes se propagan a través del espacio. Estas ondas abarcan un espectro entero. Al hablar de la luz, nos referimos a un rango específico de frecuencias de ondas electromagnéticas en el espectro electromagnético que son visibles al ojo humano. La luz varía en longitudes de onda de 7x10-5 centímetros (rojo) a 4x10-5 centímetros (violeta) y viaja a una velocidad de 299,792,458 metros por segundo o 186,282 millas por segundo.

Los antiguos filósofos ya conocían algunos hechos sobre la propagación de la luz. Así se atribuye a Euclides el descubrimiento de las leyes de la reflexión de la luz. Es a mediados del XVII cuando aparecen casi conjuntamente dos teorías acerca de la naturaleza de la luz:

 Teoría corpuscular (1704) y teoría ondulatoria (1678)

1.Historia

Son diversos científicos quienes tuvieron su aporte en cuanto a teorías sobre la luz se refiere, tales fueron:

• Teoría ondulatoria de Huygens 1678

La luz son ondas longitudinales que necesitaban un medio material para propagarse, las comparaba con el sonido.

Esto le permitió explicar fenómenos como la propagación rectilínea de la luz y la reflexión.

• Teoría corpuscular de Newton 1704

Los emisores envían minúsculas partículas que se propagan en línea recta en todas las direcciones y al chocar con nuestros ojos producen la sensación luminosa. Son distintos corpúsculos para cada color.

Su teoría explicaba la propagación rectilínea y reflexión, pero no explicaba la refracción.

• Teoría ondulatoria de Fresnel 1815

Rescató la teoría ondulatoria de la oscuridad propuesta por Young. Realizó una nueva propuesta donde explica que la luz está constituida por ondas transversales, lo que le permitió explicar el fenómeno de la polarización.

Investigó fenómenos de la luz en el campo de óptica hallando así un aspecto de la difracción.

• Teoría electromagnética de Maxwell

Propuso que la luz son ondas electromagnéticas de alta frecuencia . Decía que las ondas luminosas se propagan sin necesidad del medio material en forma de un campo eléctrico y otro magnético perpendiculares entre sí y a la dirección de propagación, ondas sinusoidales.

• Naturaleza corpuscular de la luz según Einstein

Einstein hablaba de que la luz está formada por partículas, llamadas fotones. En los fotones está concentrada la energía de la onda, en lugar de estar distribuida de modo continuo por toda ella.

De esta manera Einstein dio explicación al efecto fotoeléctrico descubierto anteriormente por el físico Heinrich Hertz.

2.Naturaleza dual de la luz 

Porque la luz tiene un comportamiento dual: por un lado se comporta como una onda electromagnética, y por otro, tiene propiedades corpusculares, es decir, su energía se transmite en paquetes de energía cuantificados, que son los fotones

¿Cómo se puede explicar el comportamiento dual de la luz?

Newton fue el primero que dijo que la luz era una partícula que al chocar con los objetos producía la imagen, la famosa teoría corpuscular de la luz, luego Faraday observo que en varios haz de luz con direcciones opuestas la única cosa que se anulaba eran las ondas, otros fisicos aceptaron esta conclusión y propusieron que las ondas de luz se propagaban por el espacio a través de un medio llamado éter que llenaba todo el espacio, sin embargo los intentos por medir el mencionado éter fueron en vano.

Luego Maxwell, realizo mediciones donde determino matemáticamente que las ondas de luz se propagaban a una velocidad constante y que no necesitaban de un medio porque estas se auto propagaban. Posteriormente, surgió el famoso efecto fotoeléctrico, que consiste en iluminar un pedazo de metal con luz y el metal empieza a despedir electrones, es decir, la luz lleva la masa del electrón, aquí existe un problema porque las ondas desde el punto de vista de la física clásica no transportan materia. Luego Albert, dio una explicación del efecto fotoeléctrico considerando la luz como una onda partícula, lo cual el señor Millikan intento refutar, en esta teoría la luz viaja en forma de onda transportando un quanto de energía no materia, pero cuando choca con un pedazo de metal los electrones de esté absorben el fotón de energía, si esta es muy intensa el electrón se excita mucho y hace un salto de un estado de energía a otro, liberando en el proceso energía en forma de electrones (recordando que la energía es masa y la masa es energía según la famosa ecuación de Albert).

La luz para unos fenómenos físicos se comporta como energía y para otros como partículas, pero ambas cosas están ligadas. Hoy en día la teoría de cuerdas ofrece un punto conciliatorio entre ambos conceptos pues según esta teoría todo en el universo en su forma primordial es una cuerda que al vibrar produce una partícula o una onda según el estado de vibración de la cuerda.

En síntesis, hablamos de la naturaleza dual de la luz, porque se comporta como una u otra dependiendo de la situación a la que la enfrentemos, hay diversos fenómenos que explican tanto una naturaleza como la otra, difracción e interferencia para las ondas y reflexión refracción y efecto fotoeléctrico para las partículas.

3.Teoría ondulatoria de la luz

Propugnada por Christian Huygens en el año 1678. Describe y explica lo que hoy se considera como leyes de reflexión y refracción. Define a la luz como un movimiento ondulatorio semejante al que se produce con el sonido. Los físicos de la época consideraban que todas las ondas requerían de algún medio que las transportara en el vacío, así que para las ondas lumínicas se postula como medio a una materia insustancial e invisible a la cual se le llamó “éter”. La presencia del éter fue muy cuestionada, ya que existe una contradicción en cuanto a la presencia del éter como medio de transporte de ondas, ya que se requeriría que éste reuniera alguna característica sólida pero que a su vez no opusiera resistencia al libre tránsito de los cuerpos sólidos.

En aquella época, la teoría de Huygens no fue muy considerada, y tuvo que pasar más de un siglo para que fuera tomada en cuenta la esta teoría. Los experimentos del médico inglés Thomas Young sobre los fenómenos de interferencias luminosas, y los del físico francés Auguste Jean Fresnel sobre la difracción fueron decisivos para que  ello ocurriera y se colocara en la tabla de estudios de los físicos sobre la luz, la propuesta realizada por Huygens.

Young demostró experimentalmente el hecho paradójico que se daba en la teoría corpuscular de que la suma de dos fuentes luminosas puede producir menos luminosidad que por separado. Ejemplo: en una pantalla negra realizó dos minúsculos agujeros muy próximos entre sí: al acercar la pantalla al ojo, la luz de un pequeño y distante foco aparece en forma de anillos alternativamente brillantes y oscuros. ¿Cómo explicar el efecto de ambos agujeros que por separado darían un campo iluminado, y combinados producen sombra en ciertas zonas? Young logra explicar que la alternancia de las franjas por la imagen de las ondas acuáticas. Si las ondas suman sus crestas hallándose en concordancia de fase, la vibración resultante será intensa. Por el contrario, si la cresta de una onda coincide con el valle de la otra, la vibración resultante será nula.

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