miércoles, 25 de noviembre de 2009

REFLEXION ESPECULAR


si la superficie de un material es microscópicamente lisa y plana, como en el caso del vidrio float, los haces de luz incidentes y reflejados crean el mismo ángulo con una normal a la superficie de reflexión produciendo una reflexión especular.

La superficie donde se refleja la luz es perfectamente lisa (espejos, agua en calma) y todos los rayos reflejados salen en la misma dirección.

El ejemplo más familiar de la distinción entre la reflexión especular y difusa sería pinturas mates y brillantes según lo utilizado en la pintura casera. Las pinturas mates tienen una parte más elevada de la reflexión difusa, mientras que las pinturas de lustre tienen mayor reflexión especular

REFLEXION DIFUSA




si la superficie de un material es ‘rugosa’, y no microscópicamente lisa, se producirán reflexiones difusas. Cada rayo de luz que cae en una partícula de la superficie obedecerá la ley básica de la reflexión, pero como las partículas están orientadas de manera aleatoria, las reflexiones se distribuirán de manera aleatoria. Una superficie perfecta de reflexión difusa en la práctica reflejaría la luz igualmente en todas direcciones, logrando una terminación mate perfecta.
Las superficies de vidrio con dibujo o delicadamente grabadas producen significativas reflexiones difusas.


Reflexión difusa
Es la que nos permite ver una superficie irregular o aspera, esparse y dispersa la luz incidente, lo que da por resultado que se ilumine la superficie.


¿POR QUE LA LUZ PUEDE REFLEJARSE?

Cuando la luz incide en la frontera o limite entre 2 medios, por ejemplo aire y vidrio, se pueden presentar una o varias de estas situaciones.

Una parte de la luz que incide sobre una superficie de vidrio se refleja, y otra parte penetra en el vidrio, la luz que entra al vidrio es absorbida parcialmente y la parte restante se transmite.

La luz transmitida en general sufre un cambio de dirección, lo cual se conoce como refracción.

La reflexión de la luz obedece a la misma ley general de la mecánica que rige otros fenómenos de rebote, es decir el ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión.
La reflexión de la luz se representa por medio de dos rayos: el que llega a una superficie, rayo incidente, y el que sale "rebotado" después de reflejarse, rayo reflejado.
Si se traza una recta perpendicular a la superficie (que se denomina normal), el rayo incidente forma un ángulo con dicha recta, que se llama ángulo de incidencia.


La reflexión de la luz es el cambio de dirección que experimenta un rayo luminosos al chocar contra la superficie de los cuerpos. La luz reflejada sigue propagándose por el mismo medio que la incidente.

La reflexión de la luz cumple dos leyes:
- El rayo incidente, el reflejado y la normal están en un mismo plano perpendicular a la superficie.
- El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión.


INTENCIDAD LUMINOSA

la intensidad luminosa se define como la cantidad de flujo luminoso que emite una fuente por unidad de ángulo sólido. Su unidad de medida en el Sistema Internacional de Unidades es la candela (cd), que es una unidad fundamental del sistema. Matemáticamente, su expresión es la siguiente:
donde:
es la intensidad luminosa, medida en candelas.
es el flujo luminoso, en
lúmenes.
es el elemento diferencial de ángulo sólido, en estereorradianes.
La intensidad luminosa se puede definir a partir de la magnitud radiométrica de la intensidad radiante sin más que ponderar cada longitud de onda por la curva de sensibilidad del ojo. Así, si es la intensidad luminosa, representa la intensidad radiante espectral y simboliza la curva de sensibilidad del ojo, entonces:
Intensidad luminosa y diferentes tipos de fuentes [
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En fotometría, se denomina fuente puntual a aquella que emite la misma intensidad luminosa en todas las direcciones consideradas. Un ejemplo práctico sería una lámpara. Por el contrario, se denomina fuente o superficie reflectora de Lambert a aquella en la que la intensidad varía con el coseno del ángulo entre la dirección considerada y la normal a la superficie (o eje de simetría de la fuente).


Intensidad luminosa
La luz viaja radialmente hacia fuera en líneas rectas desde una fuente que es pequeña en comparación con sus alrededores. Para una fuente de luz de ese tipo, el flujo luminoso incluido en un ángulo solido permanece igual a cualquier distancia de la fuente. por lo tanto, con frecuencia es mas útil hablar del flujo por unidad de ángulo solido que hablar simplemente del flujo total.
La cantidad física que expresa esta relación se llama intensidad luminosa.

La intensidad luminosa de una fuente de luz es el flujo luminoso f emitido por unidad de ángulo solido.

ILUMINACION

La iluminación en lo que respecta al área industrial debe tener presente un gran número de luminarias ya que deben abarcar espacios muy grandes y extensos, también deben poseer características distintas a luminarias convencionales o residenciales como poseer mayor potencia, brillo, incandescencia y aceptar los cambios bruscos de voltaje. Estos tipos de luminarias se crearon con el fin de facilitar los procesos producidos de distinto trabajos industriales, además de relacionar la cantidad de luz utilizada con respecto a las ubres realizadas. Para esto es necesario analizar la tarea visual a desarrollar y determinar la cantidad y tipo de iluminación que proporcione el máximo rendimiento visual y cumpla con las exigencias de seguridady comodidad como también seleccionar el equipo de alumbrado que proporcione la luz requerida de la manera satisfactoria.

Si la intensidad de la fuente aumenta el flujo luminoso transmitido a cada unidad de area vecina a la fuente también aumenta.
La superficie aparece mas brillante.
En la medición de la eficiencia luminosa, el ingeniero se interesa en la densidad del flujo luminoso sobre una superficie.

La iluminación de una superficie a se define como el flujo luminoso f por unidad de area.

FLUJO LUMINOSO

El flujo luminoso es la medida de la potencia luminosa percibida. Difiere del flujo radiante, la medida de la potencia total emitida, en que está ajustada para reflejar la sensibilidad del ojo humano a diferentes longitudes de onda.
Su unidad de medida en el Sistema Internacional de Unidades es el lumen (lm) y se define a partir de la unidad básica del SI, la candela (cd), como:
El flujo luminoso se obtiene ponderando la potencia para cada longitud de onda con la función de sensibilidad luminosa, que representa la sensibilidad del ojo en función de la longitud de onda. El flujo luminoso es, por tanto, la suma ponderada de la potencia en todas las longitudes de onda del espectro visible. La radiación fuera del espectro visible no contribuye al flujo luminoso. Así, para cualquier punto de luz, si representa el flujo luminoso , simboliza la potencia radiante espectral del punto de luz en cuestión y la función de sensibilidad luminosa, entonces:
Bajo condiciones fotópicas una luz monocromática de 555 nm (color verde) con un flujo radiante de 1W, genera un flujo luminoso de 683,002 lm, que corresponde con la máxima respuesta del ojo humano. Por otro lado, el mismo flujo de radiación situado en otra longitud de onda diferente de la del pico, generaría un flujo luminoso más pequeño, de acuerdo con la curva





UMBRA Y PENUMBRA




La umbra (en latín: "sombra") es la parte más oscura de una sombra. Dentro de la umbra, la fuente de luz es completamente bloqueada por el objeto que causa la sombra. Esto contrasta con la penumbra (en latín: paene " casi " + umbra "sombra"), donde la fuente lumínica sólo es bloqueada parcialmente.



La parte donde un eclipse anular es visible se llama "antumbra" (en latín: anti " opuesto a " + umbra "sombra"). En un eclipse anular, la Luna no tiene un tamaño suficiente para cubrir completamente el Sol, y su sombra, por lo tanto, no es lo suficientemente larga para alcanzar a tocar la superficie de la Tierra. En un eclipse anular de Sol, la Luna es rodeada por un anillo (annulus) de luz, y los lugares en la Tierra donde el anillo puede ser visto corresponden a la antumbra. Si bien la antumbra puede ser vista como una especie de "sombra negativa", nunca es tan oscura como la penumbra o como la umbra en un eclipse total de Sol.




Umbra
Cualquier objeto de color oscuro absorbe luz, pero uno blanco absorbe casi toda la luz.
La luz que no esta absorbida cuando golpea un objeto, es reflejada o transmitida.
Si toda la luz que incide sobre un objeto se refleja o se absorbe, se dice que el objeto es opaco.
Puesto que la luz no puede pasar a través de un cuerpo opaco, se producirá una sombra en el espacio situado atrás del objeto. La sombra formada por una fuente puntual de luz.
También la luz se propaga en líneas rectas, los rayos k emergen de la fuente pasan por los bordes del objeto opaco formando una sombra nítida proporcional a la forma del objeto. Esta región en la cual no penetra la luz se llama umbra o sombra.










¿POR QUE A VECES LA LUZ SE COMPORTA COMO ONDAS Y OTRAS VECES COMO PARTICULAS?

El problema surge al considerar la esencia misma de la concepción ``onda'' o de la concepción ``partícula''. La mente humana crea un modelo, un concepto como ``onda'' para explicar una serie de hechos, y luego renuncia a los hechos para afirmarse más en la concepción de ``onda''. Análogamente crea la concepción ``partícula''. Posteriormente cree que, el hecho de que ciertos aspectos de la Naturaleza puedan explicarse como partícula implican que ese aspecto es una partícula, y esta identificación es la que resulta incorrecta. Por ejemplo: una bola de billar se comporta como una partícula, pero esto no significa que sea una partícula. ¿Qué es por tanto una bola de billar?. No es la física quien tiene que dar la respuesta, entre otras cosas porque (es mi opinión) ni es un tema de su incumbencia ni lo podrá saber nunca. La bola de billar es un objeto incognoscible al que podemos asociar una etiqueta ``partícula'' porque en todas las ocasiones se comporta como tal, pero por ello no tiene por qué ser una partícula. Dicho de otra forma, ``onda'' o ``partícula'' son sólo modelos o categorías mentales, y la Naturaleza no tiene porqué amoldarse a nuestras aldeanas categorías mentales. La Naturaleza será lo que sea, y muchas facetas suyas se aproximarán a ``onda'' y otras a ``partícula'' que no son más que aproximaciones o modelos humanos.
Así pues ¿qué es un fotón? ¿Qué es la luz?. Conocer la esencia de la luz no es tarea de la física, su tarea es describir cómo se comporta la luz bajo ciertas condiciones. Y de esta forma se descubre y estudia que a veces se comporta como luz y a veces como partícula, pero ``comportarse como'' es muy distinto de ``ser''.


La Luz y las demás ondas electromagnéticas no son ejemplos muy sencillos, ya que ofrecen ambas características bien visibles, ya que son ondas que no se dispersan sino que son partículas, ya que viajan a la velocidad de la luz, y el tiempo no existe para ellas. Quiero decir con “no se dispersan”, que no son más pequeñas, como las ondas del agua cuando tiramos una piedrita, a medida que se alejan de su centro; sino que en el caso de la luz son menos partículas, pero son siempre el mismo tipo de onda (determinada frecuencia), igual tamaño.La luz es una onda, pero es una partícula (compleja), producida por la oscilación de una partícula (carga), que a su vez es una onda.Cuando una partícula salta a la velocidad de la luz y se detiene (oscilación), forma una onda, que es una compresión y una expansión del espacio (esto no es aceptado por la teoría estándar, de las tantas torpezas).Cuando se forma un par (electrón-positrón), se separa la parte comprimida del espacio de la parte expandida (efecto Zeeman), a esto llamamos formación de pares, es la onda electromagnética ahora viajando también en la dimensión tiempo.Como sabrás el espacio se tuerce, se estira (expande) y se comprime (física relativista).Esa comprensión-expansión, llamamos fotón (cuando viaja en la tridimensión), si esta cambia un poco su curso llamamos refracción. Pero cuando este fotón cambia su dirección al espacio tiempo (dimensión), la vemos como estática y la llamamos formación de pares (electrón-positrón).Volvamos al fotón, es una onda o tren de ondas, pero no se dispersa, porque al viajar a la velocidad de la luz, para nosotros es como si el tiempo no existiera (diríamos el tiempo se detiene). Es una onda estática en sí misma, esta es la rareza para nosotros cuando la comparamos con otra onda, como el sonido, etc.A esto llamamos óptica física, y yo creo que en la medida que entendamos las ondas electromagnéticas entenderemos todas las partículas (la teoría estándar se niega a esto).Siguiendo, la luz siempre y en todo medio tiene la misma velocidad, sólo que recorre más espacio, se curva una y otra vez haciendo que la distancia en el vacío parezca más corta que dentro de un objeto transparente (esto no es aceptado por la teoría estándar). Eso no es todo, la luz siempre y en todo medio sigue en entre recta, lo que se tuerce es el espacio. Los campos son una deformación del espacio (efecto Stark y efecto Zeeman), en el cual en una parte se comprimió y en otra se expandió, como en al gravedad así son el eléctrico y el magnético. Por razones de tiempo no puedo explicarte aquí todo esto. (Aunque me muero de ganas)Y así como en el caso de la gravedad, la luz tuerce su recorrido, aunque en verdad lo que se torció es el espacio (desde Einstein todos saben eso), así también en el caso del magnetismo y la electricidad. Claro la influencia de cada uno es diferente, pero la refracción y la creación de pares obedecen a este principio. Espero no confundirte, pero hay pocas personas que se dedican sin prejuicios al estudio de la óptica física.Por lo tanto la luz (ondas electromagnéticas) se transmiten por el espacio, ya que es el mismo espacio que se deformó.

LA HISTORIA DE LA NATURALEZA DE LA LUZ

Esta no es fundamentalmente distinta de la naturaleza de otros tipos de radiaciones electromagnéticas, por ejemplo:el del calor, las ondas de radio o la radiación ultravioleta.



Las caracteristicas que distingue a la luz de otras radiaciones es su energía.

La LUZ es radiación electromagnética capas de afectar el sentido de la vista.

Isaac Newton explicó la naturaleza de la luz,considerando que está formada de pequeñas pelotitas, en lo que se conoce como teoría corpuscular o de emisión. El movimiento de estas pelotitas podía explicarse por medio de las leyes de Newton. Es verdad que esta teoría da respuestas a muchas preguntas


¿Por qué la luz viaja en línea recta? Porque así es como toda partícula viaja de acuerdo a la ley de la inercia.
¿Porqué la luz se refleja en algunas superficies? Porque las pelotitas de que está formada,rebotan.
Explicar la refracción es un poco más complicado. Sin embargo, Newton supuso que la
velocidad de las pelotitas de luz aumenta bruscamente al pasar de un medio menos denso a otro
más denso. El ángulo de refracción calculado de este modo, coincide perfectamente con el encontrado experimentalmente, lo que es más que satisfactorio. En realidad, la suposición de que la velocidad de la luz es mayor en los materiales más densos es falsa. Es cierto que la velocidad de la luz cambia al pasar a un medio más denso, pero su cambio consiste en una reducción. No obstante, en aquel entonces nadie lo sabía, ya que aún no era posible medir la velocidad de la luz.
Para Newton, la intensidad de la luz correspondía con la cantidad de pelotitas que cruzan un punto determinado por unidad de tiempo. La luz demasiado intensa es dañina porque los ojos no pueden soportar la energía que la pelotitas liberan al golpearlos. Por otra parte, la luz de diferentes colores consiste en pelotitas de diferentes tamaños, las más pequeñas correspondientes al color violeta y las más grandes al color rojo. Tiempo después, los seguidores de Newton explicaron la polarización suponiendo que las pelotitas no son redondas sino que tienen cierta forma geométrica y que un filtro polarizador sólo permite pasar a las que tienen una orientación determinada.
Cuenta la leyenda que una manzana cayendo de un árbol fue la fuente de inspiración de Isaac
Newton. Quizás también pensaba en manzanas cuando planteó que la luz está formada de partículas. Su idea de que la intensidad de la luz proyectada sobre una pantalla depende de cuantas partículas
la golpean por unidad de tiempo, no consigue explicar las franjas que aparecen en el experimento de Young.

Sin embargo, la difracción seguía resistiendo las explicaciones basadas en la teoría corpuscular.
Si la luz estuviera hecha de pelotitas que viajan en línea recta, un obstáculo debería solamente detener una parte de éstas y la proyección de la luz sobre una pantalla consistiría simplemente en una sombra geométrica, como ocurre efectivamente para obstáculos grandes.

Sin embargo, no había forma de explicar porqué para obstáculos pequeños la luz se desvía tan notoriamente de su trayectoria rectilínea, ni porqué la luz proyecta sobre una pantalla un complejo patrón de difracción.





Figura 3: Experimento de Young. ¿Por qué en la región iluminada por los dos haces de luz, existen zonas completamente obscuras?
En particular, lo que resultaba especialmente incómodo era esa serie de manchas iluminadas y
oscuras que aparecían en órdenes tan específicos. Un experimento realizado en 1803 por Thomas
Young y que se esquematiza en la figura 3, servirá para explicar mejor el origen de esta
incomodidad.
En este experimento se hace pasar un haz de luz a través de dos rendijas para así
crear dos haces que puedan proyectarse sobre una pantalla. Es importante que las rendijas sean
muy delgadas porque se requiere que la luz se desvíe lo suficiente como para iluminar más allá
de su sombra geométrica. En la figura 3a y 3b puede verse que si se tapa una de las rendijas, la
otra puede iluminar por sí sola más de la mitad de la pantalla. Cuando las dos rendijas se
destapan, los dos haces coinciden en la región central y hacen aparecer una serie de franjas
iluminadas y oscuras alternantes, como se muestra en la figura 3c.
¿Cómo explicar la aparición de estas franjas? Si la luz estuviera formada de pelotitas,
cuando dos haces se encontraran sobre una pantalla, la región de traslape estaría siendo golpeada
por el doble de pelotitas y por tanto su iluminación presentaría el doble de la intensidad que la de las otras regiones. Sin embargo, aunque en esta región existen zonas muy bien iluminadas, también existen otras completamente oscuras. ¿Cómo puede ser posible que el encuentro entre dos haces de luz, pueda dar lugar a oscuridad?
Newton hizo varios intentos de contestar a esta pregunta utilizando la teoría corpuscular
pero nunca consiguió hacerlo en forma sencilla y elegante. A pesar de esto, su prestigio como padre de la física era tanto, que hubo muchos dispuestos a considerar como verdades sagradas sus más torpes explicaciones. De hecho, el mismo Young podía explicar los resultados de su experimento en una forma mucho más sencilla. Sin embargo, la explicación requería abandonar completamente la idea de las pelotitas y considerar a la luz como una onda.



La luz,es vital para nuestra supervivencia y la de cuanto nos rodea, es lo más natural del mundo. ¿Pero qué es y de dónde viene? La podemos ver, la podemos sentir, pero no podemos atraparla y guardarla para usarla en los días nublados.
Parece una sustancia maravillosa y durante siglos ha mantenido ocupados a los científicos que han tratado de averiguar qué es exactamente.
La luz nos ha acompañado en el largo camino de la evolución y ha desempeñado un importantísimo papel en el desarrollo de la raza humana. Aunque hasta que no hemos logrado entenderla mejor, no hemos podido idear formas de sacarle partido.


Es una forma de energía que la materia puede absorber y volver a emitir. Los átomos, que son los ladrillos de la materia, sirven como depósitos de esta energía. En un átomo, la energía sólo puede almacenarse y volver a emitirse en paquetes de tamaño variable pero predeterminado.
Sin embargo, el tamaño de un paquete es típico para un tipo de átomo. La luz transporta esta energía formando haces con uno o más paquetes de energía para hacer una «entrega» y enviarlos. Esta entrega de paquetes de energía recibe el nombre de «fotón», y la luz está formada por una corriente de estos paquetes de energía.


Cada una de las hipotesis que surgieron con miras a explicar la naturaleza de la luz se puso a prueba, tanto lógica como experimentalmente.


A fines del siglo XVII se propusieron 2 teorías para explicar la naturaleza de la luz, la teoría de particulas(corpuscular) y la teoría ondulatoria.

el principal defensor de la teoría corpuscular fue isacc newton.

La teoria ondulatoria era apoyada por christian huygens un matematico cientifico.