Materia: Química . 2005 LUZ Y ESPECTROS Ingeniería en Sistemas de Información. Prof: Susana Juanto. JTP: Rodolfo Iasi, Silvia Pastorino, Mónica Arbeletche.

LA LUZ

Luz La Luz: *Fuente de espectros luminosos *Procesos de formacion del color La Luz es una radiación electromagnética cuya longitud de onda es capaz de impresionar la retina del ojo humano y provocar la sensación de visión

NATURALEZA DE LA LUZ Ondas o partículas? C = velocidad de la luz = 3.0 x 108 m/s

Espectros electromagnéticos Las ondas del espectro electromagnético se miden por tres parámetros: longitud de onda (λ), frecuencia (f) y amplitud. Ambas magnitudes (frecuencia y longitud de onda) no son independientes sino inversamente proporcionales: a menor distancia entre dos crestas de onda, más cantidad de ondas encajarán en un período de tiempo de un segundo. Si la frecuencia es alta la longitud de onda es corta y viceversa. La intensidad (I) o amplitud, es la altura de las crestas de las ondas y en el caso de la luz, determina su brillo o intensidad. . La orientación de las crestas respecto a la dirección de propagación determina el ángulo de polarización.

Newton: La teoría corpuscular Al iniciarse el siglo XVIII, Newton propone que la luz está compuesta por partículas luminosas, de distinto tamaño según el color, que son emitidas por los cuerpos luminosos y que producen la visión al llegar a nuestros ojos.

Sin embargo no se podía explicar: Newton se apoyaba en los siguientes hechos: La trayectoria seguida por los corpúsculos es rectilínea Los corpúsculos no atraviesan obstáculos, así se forman las sombras La reflexión se debe al rebote de los corpúsculos sobre la superficie reflectora. Sin embargo no se podía explicar: Los cuerpos, al emitir corpúsculos, debían perder masa por qué algunos corpúsculos se reflejaban y otros se refractaban

Huygens, en la misma época, propone que la luz es una onda basándose en las observaciones siguientes: La masa de los cuerpos que emiten luz no cambia. La propagación rectilínea y la reflexión se pueden explicar ondulatoriamente La refracción es un fenómeno típico de las ondas. No obstante quedaban cosas sin explicar: No se encontraba una explicación para la propagación de la luz en el vacío No se habían observado en la luz los fenómenos de interferencia y de difracción que ya se conocían para las ondas.

Ondas electromagnéticas En 1860, Maxwell publicó su teoría matemática sobre el electromagnetismo que predecía la existencia de ondas electromagnéticas que se propagaban a la misma velocidad que la luz. Por ello argumentó que la luz y otras ondas que se conocían como las de radio consistían en un mismo fenómeno: eran ondas electromagnéticas que se diferenciaban sólo en su frecuencia. Hoy consideramos que una onda electromagnética es única, aunque se compone de dos perturbaciones: un campo eléctrico vibrando perpendicularmente a un campo magnético. 

La teoría corpuscular de Newton fue aceptada durante todo el siglo XVIII, posiblemente por la gran fama y autoridad de éste. En el siglo XIX se observan en la luz los fenómenos de interferencia y difracción y se revitaliza la idea de que la luz es una onda. En el siglo XX se acepta que la luz se comporta como onda y como partícula.

La actualmente aceptada es que la luz es un fenómeno único en la naturaleza debido a su carácter dual: partícula (fotón) y onda, masa y energía. Pueden atravesar sustancias en función de su frecuencia (rayos X, rayos gamma). La luz, es una forma de energía, que se transmite por el espacio en ondas sinoidales, similares a las producidas cuando lanzamos una piedra a un estanque. Nace en la fuente que la produce (el sol, una lámpara, etc.) y se propaga en línea recta hasta encontrar un objeto que la intercepte.

ESPECTROS Newton al pasar un haz de luz por un prisma de cristal hizo visible el espectro de colores que componen la luz, demostrando que cada color representaba una frecuencia de onda diferente. Cada onda al pasar por el prisma sufría una desviación, ésta variaba según su color, siendo la más pronunciada la correspondiente al violeta; y en el lado opuesto la del rojo

La luz visible es solamente una pequeña parte del espectro electromagnético, la longitud de onda excita la retina del sistema visual humano produciendo sensaciones de color y brillo.

Espectro de emisión continuo: Si frente a un espectroscopio se coloca un sólido, líquido en estado incandescente (a altas temperaturas) se podrá observar lo que se llama un espectro continuo. Espectro de emisión de líneas: Pero si colocamos frente al espectroscopio un gas se podrá observar unas líneas de colores sobre un fondo negro. Estas líneas indican que radiaciones emite dicho elemento. Espectro de absorción: se hace pasar luz blanca a través de la sustancia que se quiere analizar. Se obtiene un espectro con líneas o bandas oscuras en las frecuencias absorbidas.

Espectro visible Además de la luz visible, también llegan a la superficie de la tierra desde el espacio ondas de radio, una parte del espectro infrarrojo y una parte (afortunadamente) muy pequeña de radiación ultravioleta. Cada onda particular del espectro visible viene caracterizada por su longitud de onda; si, como generalmente sucede, la radiación es compuesta, el ojo no puede analizar las distintas radiaciones o longitudes de onda que recibe y aprecia tan sólo el "color o tonalidad" resultante.

Comportamiento de la Luz La luz se propaga a partir de la fuente emisora en todas las direcciones posibles y en forma de ondas perpendiculares a la dirección del desplazamiento. Viaja en línea recta dentro de una sustancia de composición uniforme mientras no haya nada que la desvíe y mientras no cambie el medio a través del cual se está propagando. La luz se desplaza a la velocidad de 300.000 Km./s en el vacío. Compuesta por partículas de energía (llamados fotones) que originan cambios químicos y reacciones eléctricas.

Reflexión y Difusión Todo cuerpo refleja parte de la luz que incide sobre él.  La mayoría de las superficies de los objetos son ásperas o irregulares, y por ello dispersan la luz que reciben en todas las direcciones posibles. A esto se lo llama “Difusión”.

Reflexión Selectiva Con relación a la calidad de la luz reflejada, existen dos tipos adicionales de reflexión: Acromática: cuando se reflejan por igual todas las longitudes de onda. Los tres casos típicos de superficies reflectoras acromáticas son Negras: cuando el porcentaje de reflexión es cero. Grises: el porcentaje de reflexión es del 50% en todas las longitudes de onda Blancas: el porcentaje de reflexión es del 100% en todas las longitudes de onda

Cromática: No se reflejan por igual todas las longitudes de onda, hay un predominio de unas sobre otras dando como resultado una radiación cromática. La reflexión siempre es selectiva, los materiales de color absorben las longitudes de onda de luz blanca de forma selectiva y solo reflejan las de su propio color, el resto las absorben.

Absorción y transmisión Un rayo luminoso que penetra desde el aire en un medio transparente: Si el cristal es translúcido el rayo luminoso lo atravesará para dispersarse a continuación en todas direcciones. Si el cristal es coloreado (un filtro) la transmisión será selectiva y solo pasarán a su través aquellas longitudes de onda que correspondan con el matiz del cual está coloreado el cristal.

La transmisión de la luz, al igual que la reflexión, siempre es selectiva, Los materiales transparentes y translúcidos de color absorben las longitudes de onda de forma selectiva y solo transmiten las de su propio color, el resto las absorben. Refracción Es un fenómeno que ocurre dentro del de la transmisión cuando la luz atraviesa un material transparente de forma oblicua (si lo atraviesa en dirección perpendicular no hay refracción).

Cuando los rayos luminosos inciden oblicuamente sobre un medio transparente, o pasan de un medio a otro de distinta densidad, experimentan un cambio de dirección que está en función del ángulo de incidencia, de la longitud de onda incidente, y del índice de refracción de un medio respecto al otro.

Integrantes Cherry Nicolas Sessa Bruno Perez Gastón Galdeano Federico Arostegui Barragán Berardi Gerber Girado

BIBLIOGRAFIA www.educaplus.org/dispresióndelaluz.htm www.todo-argentina.net Imágenes de www.altavista.com Imágenes de www.google.com Física I. Ed.Santillana