La luz es una radiación que se propaga en forma de ondas, sin embargo cuando interacciona con la materia se compacta como un haz de partículas (fotones). La luz se caracteriza por tres razones fundamentales:
1. Se propaga en línea resta.
2. Se refleja cuando llega a una superficie
reflectante.
3. Cambia de dirección cuando pasa de un medio a otro.
PROPIEDADES
DE LA LUZ
Propagación y difracción: Una de las propiedades de la
luz más evidentes a simple vista es que se propaga en línea recta. Lo podemos
ver, por ejemplo, en la propagación de un rayo de luz a través de ambientes
polvorientos o de atmósferas saturadas.
Sin embargo, la luz no siempre se propaga en línea
recta. Cuando la luz atraviesa un obstáculo puntiagudo o una abertura estrecha,
el rayo se curva ligeramente. Este fenómeno, denominado difracción, es el
responsable de que al mirar a través de un agujero muy pequeño todo se vea
distorsionado o de que los telescopios y microscopios tengan un número de
aumentos máximo.
Polarización: El fenómeno de la polarización se observa en unos
cristales determinados que individualmente son transparentes. Sin embargo, si
se colocan dos en serie, paralelos entre sí y con uno girado un determinado
ángulo con respecto al otro, la luz no puede atravesarlos. Si se va rotando uno
de los cristales, la luz empieza a atravesarlos alcanzándose la máxima
intensidad cuando se ha rotado el cristal 90° sexagesimales respecto al ángulo
de total oscuridad.
El Espectro Electromagnético
Es un elemento clave debido a que toda la información
que obtenemos de las estrellas nos llega a través del estudio de la radiación
que recibimos de ellas. Como se ha dicho antes la naturaleza de la luz ha sido
interpretada de diversas maneras:
1. Compuesta por corpúsculos que viajaban por el
espacio en línea recta (teoría corpuscular - Newton - 1670)
2. Ondas similares a las del sonido que requerían un
medio para transportarse (el éter) (teoría Ondulatoria - Huygens - 1678, Young,
Fresnel)
3. Ondas electromagnéticas al encontrar sus
características similares a las ondas de radio (teoría electromagnética -
Maxwell - 1860)
4. Como paquetes de energía llamados cuantos (Plank).
Finalmente Broglie en 1924 unifica la teoría electromagnética y la de los cuantos
(que provienen de la ondulatoria y corpuscular) demostrando la doble naturaleza
de la luz.
El espectro electromagnético se extiende desde la
radiación de menor longitud de onda (rayos gamma, rayos X), hasta las de mayor
longitud de onda (ondas de radio).
Todas las radiaciones electromagnéticas se transmiten
a la velocidad de la luz (300.000 km/segundo) y en forma de ondas.
Por lo cual, mientras más corta sea la longitud de
onda, más alta es la frecuencia de la misma. Onda corta, significa alta
frecuencia. Onda larga, baja frecuencia.
Desde un punto de vista teórico, el espectro
electromagnético es infinito y continuo.
Por lo tanto, las ondas electromagnéticas de alta
frecuencia tienen una longitud de onda corta y mucha energía mientras que las
ondas de baja frecuencia tienen grandes longitudes de onda y poca energía.
Rango del espectro
El espectro cubre la energía de ondas electromagnéticas
que tienen longitudes de onda diferentes. Las frecuencias de 30 Hz y más bajas
pueden ser producidas por ciertas nebulosas estelares y son importantes para su
estudio. Se han descubierto frecuencias tan altas como 2.9 * 1027 Hz a partir de
fuentes astrofísicas.
La energía electromagnética en una longitud de onda
particular λ (en el vacío) tiene una frecuencia asociada f y una energía
fotónica E. Así, el espectro electromagnético puede expresarse en términos de
cualquiera de estas tres variables, que están relacionadas mediante ecuaciones.
De este modo, las ondas electromagnéticas de alta frecuencia tienen una
longitud de onda corta y energía alta; las ondas de frecuencia baja tienen una
longitud de onda larga y energía baja.
Siempre que las ondas de luz (y otras ondas
electromagnéticas) se encuentran en un medio (materia), su longitud de onda se
reduce. Las longitudes de onda de la radiación electromagnética, sin importar
el medio por el que viajen, son, por lo general, citadas en términos de longitud
de onda en el vacío, aunque no siempre se declara explícitamente.
Generalmente, la radiación electromagnética se
clasifica por la longitud de onda: ondas de radio, microondas, infrarroja y
región visible, que percibimos como luz, rayos ultravioleta, rayos X y rayos
gamma.
El comportamiento de la radiación electromagnética
depende de su longitud de onda. Las frecuencias más altas tienen longitudes de
onda más cortas, y las frecuencias inferiores tienen longitudes de onda más
largas. Cuando la radiación electromagnética interacciona con átomos y
moléculas, su comportamiento también depende de la cantidad de energía por
cuanto que transporta. La radiación electromagnética puede dividirse en octavas
(como las ondas sonoras).
La espectroscopia puede descubrir una región mucho más
amplia del espectro que el rango visible de 400 nm a 700 nm. Un espectroscopio
de laboratorio común puede descubrir longitudes de onda desde 2 nm a 2500 nm.
Con este tipo de aparatos puede obtenerse información detallada sobre las
propiedades físicas de objetos, gases o incluso estrellas. La espectrometría se
usa sobre todo en astrofísica. Por ejemplo, muchos átomos de hidrógeno emiten
ondas de radio que tienen una longitud de onda de 21.12 cm.
