Radiación visible: luz

Páginas 61, 63 y 64 del Libro 1.
Principios básicos de la Iluminación
Libro Blanco de la Iluminación

Radiación visible: luz

La luz es el conjunto de radiaciones electromagnéticas capaces de excitar la retina humana y crear la sensación de visión. Como magnitud física es la energía radiante de longitudes de onda comprendidas entre los 380 nm y los 770 nm del espectro electromagnético.

La luz forma parte del espectro electromagnético, el cual comprende tipos de ondas de frecuencias tan dispares como los rayos cósmicos, los rayos gamma, los ultravioletas, los infrarrojos y las ondas de radio o televisión. Cada uno de estos tipos de onda electromagnética cubre un intervalo del espectro definido por una magnitud que puede ser la longitud de onda () o la frecuencia (f).
Recordemos que la relación entre ambas es: λ = c/f donde c es la velocidad de la luz en el vacío (c = 3·108 m/s).

Espectro electromagnético.

Teorías sobre la naturaleza de la luz

La luz presenta una naturaleza compleja: dependiendo de cómo la observemos se manifestará como una onda o como una partícula. Estos dos estados no se excluyen, sino que son complementarios (dualidad onda-corpúsculo). Sin embargo veamos con más detalle las distintas teorías que conducen a esta conclusión.

Teoría ondulatoria

Esta teoría considera que la luz es una onda electromagnética, consistente en un campo eléctrico que varía en el tiempo generando a su vez un campo magnético y viceversa. Los campos eléctricos variables generan campos magnéticos (ley de Ampère) y los campos magnéticos variables generan campos eléctricos (ley de Faraday). De esta forma, la onda se propaga indefinidamente a través del espacio, con campos magnéticos y eléctricos regenerándose continuamente.

Vista de una onda electromagnética propagándose a lo largo del tiempo. De color rojo se representa el campo magnético, B, y de azul el eléctrico, E. K es la dirección de propagación.

Estas ondas electromagnéticas son sinusoidales, con los campos eléctrico y magnético perpendiculares entre sí y respecto a la dirección de propagación (k)

Para poder describir una onda electromagnética podemos utilizar los parámetros habituales de cualquier onda:

  • Amplitud (A): Es la distancia máxima respecto a la posición de equilibrio que alcanza la onda en su desplazamiento vibratorio perpendicular a la dirección de propagación.
  • Periodo (T): Es el tiempo necesario para el paso de dos máximos o mínimos sucesivos por un punto fijo en el espacio.
  • Frecuencia (f): Número de oscilaciones por unidad de tiempo. Es una cantidad inversa al periodo.
  • Longitud de onda (λ): Es la distancia entre dos puntos equivalentes de ondas sucesivas.
  • Velocidad de propagación (c): Es la distancia que recorre la onda en la unidad de tiempo.

La velocidad, la frecuencia, el periodo y la longitud de onda están relacionados por las siguientes ecuaciones:

 
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