OPTICA

OPTICA

HISTORIA


La óptica, o estudio de la luz, constituye un ejemplo de ciencia milenaria. Ya Arquímedes en el siglo III antes de Cristo era capaz de utilizar con fines bélicos los conocimientos entonces disponibles sobre la marcha de los rayos luminosos a través de espejos y lentes. Sin planteamientos muy elaborados sobre cuál fuera su naturaleza, los antiguos aprendieron, primero, a observar la luz para conocer su comportamiento y, posteriormente, a utilizarla con diversos propósitos. Es a partir del siglo XVII con el surgimiento de la ciencia moderna, cuando el problema de la naturaleza de la luz cobra una importancia singular como objeto del conocimiento científico.
En la Edad Antigua se conocía la propagación rectilínea de la luz y la reflexión y refracción. Dos filósofos y matemáticos griegos escribieron tratados sobre óptica: Empédocles y Euclides.
Ya en la Edad Moderna René Descartes consideraba la luz como una onda de presión transmitida a través de un medio elástico perfecto (el éter) que llenaba el espacio. Atribuyó los diferentes colores a movimientos rotatorios de diferentes velocidades de las partículas en el medio.
La ley de la refracción fue descubierta experimentalmente en 1621 por Willebrord Snell. En 1657 Pierre de Fermat anunció el principio del tiempo mínimo y a partir de él dedujo la ley de la refracción.
En la Refracción el rayo de luz que se atraviesa de un medio transparente a otro, se denomina rayo incidente; el rayo de luz que se desvía al ingresar al segundo medio transparente se denomina rayo refractado; el ángulo en que el rayo incidente, al ingresar al segundo medio, forma con la perpendicular al mismo, se denomina ángulo de incidencia; el ángulo que el rayo incidente forma con el rayo refractado, al desviarse, se denomina ángulo de refracción
Robert Boyle y Robert Hooke y a dicha teoria la propuso Isaac Newton, los demas descubrieron, de forma independiente, el fenómeno de la interferencia conocido como anillos de Newton. Hooke también observó la presencia de luz en la sombra geométrica, debido a la difracción, fenómeno que ya había sido descubierto por Francesco Maria Grimaldi. Hooke pensaba que la luz consistía en vibraciones propagadas instantáneamente a gran velocidad y creía que en un medio homogéneo cada vibración generaba una esfera que crece de forma regular. Con estas ideas, Hooke intentó explicar el fenómeno de la refracción e interpretar los colores. Sin embargo, los estudios que aclararon las propiedades de los colores fueron desarrollados por Newton que descubrió en 1666 que la luz blanca puede dividirse en sus colores componentes mediante un prisma y encontró que cada color puro se caracteriza por una refractabilidad específica. Las dificultades que la teoría ondulatoria se encontraba para explicar la propagación rectilínea de la luz y la polarización (descubierta por Huygens) llevaron a Newton a inclinarse por la teoría corpuscular, que supone que la luz se propaga desde los cuerpos luminosos en forma de partículas.
En la época en que Newton publicó su teoría del color, no se conocía si la luz se propagaba instantáneamente o no. El descubrimiento de la velocidad finita de la luz lo realizó en 1675 Olaf Roemer a partir de observaciones de los eclipses de Júpiter.



ESTUDIO DE LA OPTICA
La óptica se ocupa del estudio de la luz, de sus características y de sus manifestaciones. La reflexión y la refracción por un lado, y las interferencias y la difracción por otro, son algunos, de los fenómenos ópticos fundamentales. Los primeros pueden estudiarse siguiendo la marcha de los rayos luminosos. Los segundos se interpretan recurriendo a la descripción en forma de onda. El conocimiento de las leyes de la óptica permite comprender cómo y por qué se forman esas imágenes, que constituyen para el hombre la representación más valiosa de su mundo exterior
La óptica es la rama de la física que estudia el comportamiento de la luz, sus características y sus manifestaciones. Abarca el estudio de la reflexión, la refracción, las interferencias, la difracción, la formación de imágenes y la interacción de la luz con la materia. Estudia la luz, es decir como se comporta la luz ante la materia.
Rama de la física que se ocupa de la propagación y el comportamiento de la luz. En un sentido amplio, la luz es la zona del espectro de radiación electromagnética que se extiende desde los rayos X hasta las microondas, e incluye la energía radiante que produce la sensación de visión. El estudio de la óptica se divide en dos ramas, la óptica geométrica y la óptica física.
Esta rama de la óptica se ocupa de aspectos del comportamiento de la luz tales como su emisión, composición o absorción, así como de la polarización, la interferencia y la difracción.
La reflexión de la luz
Al igual que la reflexión de las ondas sonoras, la reflexión luminosa es un fenómeno en virtud del cual la luz al incidir sobre la superficie de los cuerpos cambia de dirección, invirtiéndose el sentido de su propagación. En cierto modo se podría comparar con el rebote que sufre una bola de billar cuando es lanzada contra una de las bandas de la mesa.
La visión de los objetos se lleva a cabo precisamente gracias al fenómeno de la reflexión. Un objeto cualquiera, a menos que no sea una fuente en sí mismo, permanecerá invisible en tanto no sea iluminado. Los rayos luminosos que provienen de la fuente se reflejan en la superficie del objeto y revelan al observador los detalles de su forma y su tamaño.
De acuerdo con las características de la superficie reflectora, la reflexión luminosa puede ser regular o difusa. La reflexión regular tiene lugar cuando la superficie es perfectamente lisa. Un espejo o una lámina metálica pulimentada reflejan ordenadamente un haz de rayos conservando la forma del haz. La reflexión difusa se da sobre los cuerpos de superficies más o menos rugosas.
En ellas un haz paralelo, al reflejarse, se dispersa orientándose los rayos en direcciones diferentes. Ésta es la razón por la que un espejo es capaz de reflejar la imagen de otro objeto en tanto que una piedra, por ejemplo, sólo refleja su propia imagen.
Sobre la base de las observaciones antiguas se establecieron las leyes que rigen el comportamiento de la luz en la reflexión regular o especular. Se denominan genéricamente leyes de la reflexión.
Si S es una superficie especular (representada por una línea recta rayada del lado en que no existe la reflexión), se denomina rayo incidente al que llega a S, rayo reflejado al que emerge de ella como resultado de la reflexión y punto de incidencia O al punto de corte del rayo incidente con la superficie S. La recta N, perpendicular a S por el punto de incidencia, se denomina normal.
El ángulo de incidencia ð es el formado por el rayo incidente y la normal. El ángulo de reflexión ð' es el que forma la normal y el rayo reflejado. Con la ayuda de estos conceptos auxiliares pueden anunciarse las leyes de la reflexión en los siguientes términos:
1. ª Ley. El rayo incidente, la normal y el rayo reflejado se encuentran sobre un mismo plano.
2. ª Ley. El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión (ð = ð').
La refracción de la luz
Se denomina refracción luminosa al cambio que experimenta la dirección de propagación de la luz cuando atraviesa oblicuamente la superficie de separación de dos medios transparentes de distinta naturaleza. Las lentes, las máquinas fotográficas, el ojo humano y, en general, la mayor parte de los instrumentos ópticos basan su funcionamiento en este fenómeno óptico.
El fenómeno de la refracción va, en general, acompañado de una reflexión, más o menos débil, producida en la superficie que limita los dos medios transparentes. El haz, al llegar a esa superficie límite, en parte se refleja y en parte se refracta, lo cual implica que los haces reflejado y refractado tendrán menos intensidad luminosa que el rayo incidente. Dicho reparto de intensidad se produce en una proporción que depende de las características de los medios en contacto y del ángulo de incidencia respecto de la superficie límite. A pesar de esta circunstancia, es posible fijar la atención únicamente en el fenómeno de la refracción para analizar sus características.


LA OPTICA SE DIVIDE EN DOS PARA SU ESTUDIO.

Parte de la física que estudia las leyes y fenómenos de la luz. El estudio de la óptica se divide en 2 partes, la óptica geométrica y la óptica física.
La primera se ocupa de los fenómenos de radiación luminosa en medios homogéneos sin considerar su naturaleza u origen; la segunda estudia la velocidad, la naturaleza y características de la luz.

ÓPTICA GEOMÉTRICA: Se ocupa de los fenómenos de radiación luminosa en los medios homogéneos, sin considerar su naturaleza u origen.

Las leyes de óptica geométrica, que son:
1.- Propagación de la luz. En un medio homogéneo la luz se propaga en línea recta, cumpliendo así su principio de fernat, que dice que el camino mas corto entre 2 puntos es una línea recta.
2.- Independencia reciproca. Dado un haz de rayos luminosos, si se intercepta una parte con un cuerpo opaco los rayos restantes no interceptados no sufren variación.
3.- Ley de reflexión.- a) el rayo incidente el reflejo y la normal al punto de incidencia están en un mismo plano. B) El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión
4.- Leyes de refracción: a) El rayo incidente la normal y el rayo refractado están en un mismo plano. B) la relación entre el seno del rayo de incidencia y el seno del rayo de refracción es una constante llamada ¨ constante de refracción ¨, que depende de cada medio.

ÓPTICA FÍSICA: Estudia la velocidad, la naturaleza y las características de la luz.
Los espejos esféricos cóncavos permiten obtener imágenes mayores, menores o de mismo tamaño que el objeto. Estas imágenes pueden ser también virtuales ( aparentes ) o reales ( formada por la intersección de los verdaderos rayos reflejados ).
Los espejos esféricos convexos producen siempre imágenes virtuales, y más pequeñas que el objeto, independientemente de la distancia a la que esta se encuentra.

DEFINICION DE LA LUZ
La luz es una radiación que se propaga en forma de ondas. Las ondas que se pueden propagar en el vacío se llaman ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS. La luz es una radiación electromagnética.
La luz es la clase de energía electromagnética radiante que puede ser percibida por el ojo humano. En un sentido más amplio, el término luz incluye el rango entero de radiación conocido como el espectro electromagnético.
La ciencia que estudia las principales formas de producir luz, así como su control y aplicaciones, se denomina óptica.
El concepto luz se define como una onda electromagnética compuesta por fotones (partículas energizadas), cuya frecuencia y energía determinan la longitud de onda de un color que puede ser percibido por el ojo humano. El concepto es estudiado por la física, específicamente una ciencia a la que llaman óptica, que aborda el comportamiento, características y manifestaciones de la luz.
La luz tiene la capacidad de transportarse en el vacío. Su velocidad es una constante universal, conocida como la constante de Einstein, cuyo valor es 299.792.458 m/s y se aproxima a 300.000 km/s. Esta cifra varía si no es en el vacío. En la materia, dependerá de la estructura molecular de ésta, específicamente de sus propiedades electromagnéticas (permeabilidad eléctrica y magnética), pues éstas pueden presentar valores diferentes para distintas longitudes de ondas o frecuencias de la luz.
Principales características, efectos y propiedades de la luz
El estudio de la luz revela una serie de características y efectos al interactuar con la materia, que nos permiten desarrollar algunas teorías sobre su naturaleza.
Rapidez finita
Se ha demostrado teórica y experimentalmente que la luz tiene una rapidez finita. La primera medición con éxito fue hecha por el astrónomo danés Ole Roemer en 1676 y desde entonces numerosos experimentos han mejorado la precisión con la que se conoce el dato. Actualmente el valor exacto aceptado para la rapidez de la luz en el vacío es de 299.792.458 m/s.1
La rapidez de la luz al propagarse a través de la materia es menor que a través del vacío y depende de las propiedades dieléctricas del medio y de la energía de la luz. La relación entre la rapidez de la luz en el vacío y en un medio se denomina índice de refracción del medio:

La luz presenta una naturaleza compleja: depende de como la observemos se manifestará como una onda o como una partícula. Estos dos estados no se excluyen, sino que son complementarios. Sin embargo, para obtener un estudio claro y conciso de su naturaleza, podemos clasificar los distintos fenómenos en los que participa según su interpretación teórica.

LAS TEORÍAS DE LA LUZ
TEORÍA CORPUSCULAR(NEWTON)

Supone que la luz está compuesta por una serie de corpúsculos o partículas emitidos por los manantiales luminosos, los cuales se propagan en línea recta y que pueden atravesar medios transparentes, y pueden ser reflejados por materias opacas. Esta teoría explica: La propagación rectilínea de la luz, la refracción y reflexión. Esta teoría no explica: Anillos de Newton (Irisaciones en las láminas delgadas de los vidrios) Este fenómeno lo explica la teoría ondulatoria y lo veremos más adelante. Tampoco explica los fenómenos de interferencia y difracción.

TEORÍA ONDULATORIA (HUYGENS)

Esta teoría explica las leyes de la reflexión y la refracción , define la luz como un movimiento ondulatorio del mismo tipo que el sonido. Como las ondas se trasmiten en el vacío, supone que las ondas luminosas necesitan para propagarse un medio ideal, el ÉTER, presente tanto en el vacío como en los cuerpos materiales.

Esta teoría tiene una dificultad fundamental que es precisamente la hipótesis del éter. Tenemos que equiparar las vibraciones luminosas a las vibraciones elásticas transversales de los sólidos, y no transmitiendo por tanto vibraciones longitudinales. Existe, pues, una contradicción en la naturaleza del éter, ya que por un lado debe ser un sólido incompresible y por otro no debe oponer resistencia al movimiento de los cuerpos. (Nota: Las ondas transversales solo se propagan en medios sólidos)

Esta teoría no fue aceptada debido al gran prestigio de Newton. Tuvo que pasar más de un siglo para que se tomara nuevamente en consideración la "Teoría Ondulatoria". Los experimentos de Young (1801) sobre fenómenos de interferencias luminosas, y los de Fresnel sobre difracción fueron decisivos para que se tomaran en consideración los estudios de Huygens y para la explicación de la teoría ondulatoria.

Fue también Fresnel (1815) quien explicó el fenómeno de la polarización transformando el movimiento ondulatorio longitudinal, supuesto por Huygens, en transversal. Existe, sin embargo, una objeción a esta teoría, puesto que en el éter no se puede propagar la luz por medio de ondas transversales, ya que éstas solo se propagan en medios sólidos.

TEORÍA ELECTROMAGNÉTICA (MAXWELL 1865)

Descubre que la perturbación del campo electromagnético puede propagarse en el espacio a una velocidad que coincide con la de la luz en el vacío, equiparando por tanto las ondas electromagnéticas con las ondas luminosas.

Veinte añï ¿½os después Hertz comprueba que las ondas hertzianas de origen electromagnético tienen las mismas propiedades que las ondas luminosas, estableciendo definitivamente la identidad de ambos fenómenos.
Objeciones a ésta teoría:
No se da explicación a:
o Fenómenos por absorción o emisión.
o Fenómenos fotoeléctricos.
o Emisión de luz por cuerpos incandescentes.
Y por lo tanto es necesario volver a la teoría corpuscular, como hizo Planck en 1900.
TEORIA DE LOS CUANTOS (PLANCK 1900)

Esta teoría establece que los intercambios de energía entre la materia y la luz, solo son posibles por cantidades finitas. (cuantos) átomos de luz, que posteriormente se denominarán fotones. Esta teoría tropieza con el inconveniente de no poder explicar los fenómenos de tipo ondulatorio: Interferencias, difracción, .... Nos encontramos nuevamente con dos hipótesis contradictorias, la teoría electromagnética y la de los cuantos.

MECÁNICA ONDULATORIA (DE BROGLIE 1924)

A una la teoría electromagnética y la de los cuantos, herederas de la ondulatoria y corpuscular respectivamente, evidenciando la doble naturaleza de la luz. Esta teoría establece así la naturaleza corpuscular de la luz en su interacción con la materia (procesos de emisión y absorción) y la naturaleza electromagnética en su propagación.


LA VELOCIDAD DE LA LUZ Y SUS CARACTERÍSTICAS

La velocidad de la luz en las sustancias materiales es menor que en el vacío, y varía para las distintas longitudes de onda; este efecto se denomina dispersión. La relación entre la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad de una longitud de onda determinada en una sustancia se conoce como índice de refracción de la sustancia para dicha longitud de onda. El índice de refracción del aire es 1,00029 y apenas varía con la longitud de onda. En la mayoría de las aplicaciones resulta suficientemente preciso considerar que es igual a 1.
De los numerosos experimentos ópticos y observaciones empíricas se desprende que la velocidad de propagación de la luz es independiente de la velocidad de su fuente
Luz, forma de radiación electromagnética similar al calor radiante, las ondas de radio o los rayos X. La luz corresponde a oscilaciones extremadamente rápidas de un campo electromagnético, en un rango determinado de frecuencias que pueden ser detectadas por el ojo humano. Las diferentes sensaciones de color corresponden a luz que vibra con distintas frecuencias, que van desde aproximadamente 4 × 1014 vibraciones por segundo en la luz roja hasta aproximadamente 7,5 × 1014 vibraciones por segundo en la luz violeta. El espectro de la luz visible suele definirse por su longitud de onda, que es más pequeña en el violeta (unas 40 millonésimas de centímetro) y máxima en el rojo (75 millonésimas de centímetro). Las frecuencias mayores, que corresponden a longitudes de onda más cortas, incluyen la radiación ultravioleta, y las frecuencias aún más elevadas están asociadas con los rayos X. Las frecuencias menores, con longitudes de onda más altas, se denominan rayos infrarrojos, y las frecuencias todavía más bajas son características de las ondas de radio. La mayoría de la luz procede de electrones que vibran a esas frecuencias al ser calentados a una temperatura elevada. Cuanto mayor es la temperatura, mayor es la frecuencia de vibración y más azul es la luz producida.
La luz visible está formada por vibraciones electromagnéticas con longitudes de onda que van aproximadamente de 350 a 750 nanómetros (1 nm=1 milmillonésimas de metro). Lo que conocemos como luz blanca es la suma de todas las ondas comprendidas entre esas longitudes de onda, cuando sus intensidades son semejantes.
La luz se forma por saltos de los electrones en los orbitales de los átomos. Como sabes, los electrones poseen la extraña cualidad de moverse en determinados orbitales sin consumir energía, pero cuando caen a un orbital inferior de menor energía (más próximo al núcleo) emiten energía en forma de radiación. Algunos de esos saltos producen radiación visible que llamamos luz, radiación que ven nuestros ojos en su manifestación de color.
En un mol de materia (por ejemplo en 23 gramos de sodio) tenemos 6,023•10 23 átomos, con muchos electrones girando. Si millones de estos electrones externos caen de nivel, se emite radiación suficiente para ser vista. Cada elemento químico emite luz de determinados colores, su espectro, porque los electrones saltan en todos lo átomos de ese elemento entre los mismos niveles permitidos.



LAS PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DELA LUZ

Se propaga en línea recta.
Se refleja cuando llega a una superficie reflectante
Cambia de dirección cuando pasa de un medio a otro (se refracta)

La luz se propaga en línea recta. La línea recta que representa la dirección y el sentido de la propagación de la luz se denomina rayo de luz (el rayo es una representación, una línea sin grosor, no debe confundirse con un haz, que sí tiene grosor).
Un hecho que demuestra la propagación rectilínea de la luz es la formación de sombras. Una sombra es una silueta oscura con la forma del objeto.
Sombras, penumbras y eclipses
- Si un foco, grande o pequeño, de luz se encuentra muy lejos de un objeto produce sombras nítidas.
- Si un foco grande se encuentra cercano al objeto, se formará sombra donde no lleguen los rayos procedentes de los extremos del foco y penumbra donde no lleguen los rayos procedentes de un extremo pero sí del otro.
La luz se refleja: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 luminoso al chocar contra la superficie de los cuerpos. La luz reflejada sigue propagándose por el mismo medio que el 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


UN INSTRUMENTO ÓPTICO Y ALGUNOS DE ELLOS

Un instrumento óptico sirve para procesar ondas de luz con el fin de mejorar una imagen para su visualización, y para analizar las ondas de luz (o fotones) para determinar propiedades características.
Los primeros instrumentos ópticos fueron telescopios utilizados para la magnificación de imágenes distantes, y microscopios utilizados para magnificar imágenes muy pequeñas. Desde los días de Galileo y Van Leeuwenhoek, estos instrumentos han sido mejorados ampliamente y se han extendido a otras porciones del electromagnético. Los microscopios tenían como máximo 10x, mientras que los modernos tienen entre 400 x y 600 x .
•Interferómetro para medir la interferencia de las ondas de luz
•Fotómetro para medir la intensidad de la luz
•Polarímetro para medir la dispersión o rotación de luz polarizada
•Reflectó metro para medir la reflectividad de la superficie de un objeto
•Refractómetro para medir índice de refracción de varios materiales,inventado por Ernst Abbe
•Cámara fotográfica
•Lupa
•ESPEJO: Dispositivo óptico, generalmente de vidrio, con una superficie lisa y pulida, que forma imágenes mediante la reflexión de los rayos de luz.
•CRISTAL: Porción homogénea de materia con una estructura atómica ordenada y definida y con forma externa limitada por superficies planas y uniformes simétricamente dispuestas
•HOLOGRAMA: Método de obtener imágenes fotográficas tridimensionales.

FUENTES LUMINOSAS Y CUERPOS ILUMINADOS.

Cuerpos luminosos o iluminados: son cuerpos luminosos aquellos que pueden producir luz propia (lámpara, Sol) y son cuerpos iluminados aquellos que reciben luz de fuentes lumínicas para ser visibles (mesa, silla, birome).
Las fuentes luminosas son todas aquellas que emiten radiaciones visibles para el ojo humano. Pueden dividirse en naturales y artificiales.
A nuestro alrededor existen infinidad de objetos que emiten luz; por
Ejemplo, el sol, una lámpara, una vela, etc. A estos objetos se les suele llamar
Fuentes de luz o fuentes luminosas, aunque en realidad lo que hacen es transformar algún tipo de energía en luz.

1er Criterio: Según su naturaleza podemos clasificarlas en:
- Fuentes naturales: por ejemplo, el Sol.
- Fuentes artificiales: por ejemplo, una linterna o una vela.

2do Criterio: Según la forma en que se produce la emisión:
- Incandescentes: por ejemplo, el filamento de una lámpara.
- Luminiscentes: por ejemplo el tubo de luz.

El láser es un ejemplo deFuente artificial de luz

1.FUENTE LUMINOSA PUNTUAL: es aquella que se supone que es ínfimamente pequeña por consiguiente cualquier cuerpo opaco colocado entre la misma y una pantalla, además de quedar en sombra parte del cuerpo, formará en la pantalla una sombra de igual forma al cuerpo (si es una esfera formará un circulo) y tamaño proporcional a las distancias existentes entre las tres. Si el cuerpo es una esfera podríamos explicar esto diciendo que los rayos tangentes a la superficie de la esfera forman un cono, llamado cono de sombra, el cual tiene base (o sección) en la pantalla; de este modo los rayos inferiores a la superficie cónica no pasan y los inferiores si lo hacen formándose la sombra.

2.FUENTE LUMINOSA NO PUNTUAL EXTENSA: es aquella que tiene dimensiones geométricas a considerar. Ahora gracias a que la fuente no es solo un punto, es un cuerpo con dimensiones a tener en cuenta, cuando colocamos por ejemplo una esfera entre pantalla y fuente se nos forman dos conos uno que tiene por generatrices a los rayos tangentes exteriores y otro que tiene por generatrices a los rayos tangentes interiores. De este modo se nos forman tres zonas: la sombra propiamente dicha, la zona totalmente iluminada que recibe todos los rayos de luz y la penumbra o faja angular comprendida entre las dos anteriores zonas.

EL COLOR Y SU NATURALEZA

El color es una percepción visual que se genera en el cerebro al interpretar las señales nerviosas que le envían los foto receptores de la retina del ojo y que a su vez interpretan y distinguen las distintas longitudes de onda que captan de la parte visible del espectro electromagnético.
Es un fenómeno físico-químico asociado a las innumerables combinaciones de la luz, relacionado con las diferentes longitudes de onda en la zona visible del espectro electromagnético, que perciben las personas y animales a través de los órganos de la visión, como una sensación que nos permite diferenciar los objetos con mayor precisión.
Todo cuerpo iluminado absorbe una parte de las ondas electromagnéticas y refleja las restantes. Las ondas reflejadas son captadas por el ojo e interpretadas en el cerebro como colores según las longitudes de ondas correspondientes. El ojo humano sólo percibe las longitudes de onda cuando la iluminación es abundante. A diferentes longitudes de onda captadas en el ojo corresponden distintos colores en el cerebro.
Con poca luz se ve en blanco y negro. En la denominada síntesis aditiva (comúnmente llamada "superposición de colores luz" El color blanco resulta de la superposición de todos los colores, mientras que el negro es la ausencia de color. En la síntesis sustractiva (mezcla de pinturas, tintes, tintas y colorantes naturales para crear colores)El blanco solo se da bajo la ausencia de pigmentos y utilizando un soporte de ese color y El negro es resultado de la superposición de los colores Cian, magenta y amarillo.
La luz blanca puede ser descompuesta en todos los colores (espectro) por medio de un prisma. En la naturaleza esta descomposición da lugar al arco iris.

La física del color
El espectro visible por los humanos
El espectro electromagnético está constituido por todos los posibles niveles de energía de la luz. Hablar de energía es equivalente a hablar de longitud de onda; por ello, el espectro electromagnético abarca todas las longitudes de onda que la luz puede tener. De todo el espectro, la porción que el ser humano es capaz de percibir es muy pequeña en comparación con todas las existentes. Esta región, denominada espectro visible, comprende longitudes de onda desde los 380 nm hasta los 780 nm (1nm = 1 nanómetro = 0,000001 mm). La luz de cada una de estas longitudes de onda es percibida en el cerebro humano como un color diferente. Por eso, en la descomposición de la luz blanca en todas sus longitudes de onda, mediante un prisma o por la lluvia en el arco iris, el cerebro percibe todos los colores.
Naturaleza del color: Podemos ver las cosas que nos rodean porque La Tierra recibe la luz del Sol. Nuestra estrella madre nos inunda constantemente con su luz, y gracias a ella es también posible la vida en nuestro planeta.

La luz del Sol está formada en realidad por un amplio espectro de radiaciones electromagnéticas de diferentes longitudes de onda, formando un espectro continuo de radiaciones, que comprende desde longitudes de onda muy pequeñas, de menos de 1 picómetro (rayos cósmicos), hasta longitudes de onda muy grandes, de más de 1 kilómetro.

El ser humano tan solo es capaz de visualizar un subconjunto de ellas, las que van desde 380 (violeta) a 780 nanómetros (rojo), como podemos apreciar claramente si la hacemos pasar por un prisma, efecto descubierto por Newton.


Cada longitud de onda define un color diferente (colores de emisión). La suma de todos los colores (longitudes de onda) da como resultado la luz blanca, siendo el color negro u oscuridad la ausencia de colores.

Si una vez descompuesta la luz solar en sus longitudes de onda constituyentes volvemos a juntarlas con otro prisma, volveremos a obtener la luz blanca.
11-HAGA UNA DESCRIPCIÓN SOBRE LA DESCOMPOSICIÓN O DISPERSIÓN DE LA LUZ BLANCA.
Dispersión de la luz

Ya sabes que a la luz que procede del sol la llamamos luz blanca. En realidad la luz blanca es una mezcla de luces de diferentes colores.
En el caso del arco iris, la luz se dispersa al atravesar las gotas de agua.

La causa de que se produzca la dispersión es que el índice de refracción disminuye cuando aumenta la longitud de onda de modo que las longitudes de onda más largas (rojo) se desvían menos que las cortas (azul).
La luz blanca o visible es el conjunto de todas las longitudes de onda del espectro visible. Puede descomponerse en luces monocromáticas, siempre que atraviese algún obstáculo que obligue a las diferentes ondas que constituyen la luz blanca a viajar a velocidades diferentes, por ejemplo un prisma transparente. El resultado es el arco iris o espectro de la luz blanca.
La luz blanca se descompone en estos colores principales:
•Rojo. El color que sufre la menor desviación., Anaranjado, Amarillo, Verde., Azul, Añil, Violeta. El color que sufre la mayor desviación
Esto demuestra que la luz blanca está constituida por la superposición de todos estos colores. Cada uno de los cuales sufre una desviación distinta ya que el índice de refracción de, por ejemplo, el vidrio es diferente para cada uno de los colores. Si la luz de un color específico, proveniente del espectro de la luz blanca, atravesara un prisma, esta no se descompondría en otros colores ya que cada color que compone el espectro es un color puro o monocromático.

COLORES BINARIOS Y CARACTERÍSTICAS

Mezcla de dos colores primarios por partes iguales.
Los colores secundarios o binarios están formados por dos colores primarios en igual proporción y son el naranja, el verde y el violeta.


Colores secundarios según cada modelo
Modelo de color RGB (rojo, verde y azul)
• verde más azul = cian
• rojo más azul = magenta
• rojo más verde = amarillo
Modelo de color CMYK (cian, magenta y amarillo)
• magenta más amarillo = rojo
• amarillo más cian = verde
• cian más magenta = azul
Modelo de colobnmbm, RYB (Azul, amarillo y rojo)
• rojo más amarillo = naranja
• amarillo más azul = verde
• azul más rojo = morado

LOS COLORES PRIMARIOS? Y LOS COMPLEMENTARIOS

COLORES PRIMARIOS
Amarillo, azul, rojo

Son los colores que se clasifican según los conos que nuestros ojos pueden captar. Biológicamente nuestros ojos tienen unas células denominadas conos, Existen conos de 3 tipos, unos que detectan Rojos (sobre longitudes de onda de 700-600 nm), otros para los Verdes (Longitudes de onda de 550 nm) y otros para los azules (que detectan radiaciones de 450-400 nm) De la combinación de dos de ellos salen los colores primarios de la pigmentación (Cyan, Magenta y amarillo), siempre que se utilicen dos, ya que la unión de los tres colores en proporciones iguales forma el blanco, y la ausencia de los mismos forma el negro, ya que el negro es lo contrario a luz, oscuridad
El RGB (Red, Green, Blue) formarían los colores primarios de la luz, ya que con ellos, se pueden representar todos los colores, siendo Negro la oscuridad absoluta y blanco, la claridad absoluta y la mezcla de estos 3 colores...
La mezcla de los colores primarios da:
• Rojo + Verde= Amarillo
• Verde + Azul= Cyan
• Rojo + Azul= Magenta
Estos colores son basados en que el color puro de la luz es blanca, al dividirse en un prisma, se separan las distintas longitudes de onda que lo forman.
Los colores en sí, son una forma de interpretar las distintas longitudes de onda de la radiación electromagnética dada la frecuencia de movimiento de los fotones.
Colores complementarios
Los colores complementarios son aquellos colores que, en el espectro circular, se encuentran justo uno frente al otro en un círculo cromático. De esta forma la denominación complementario depende en gran medida del modelo empleado. Se obtiene mediante la contraposición de un primario con un color secundario formado por los otros dos primarios. Así por regla general (en el sistema RYB), el complementario del color verde es el color rojo, el del azul es el naranja y del amarillo el violeta.
La denominación complementario depende en gran medida del modelo de círculo cromático empleado azul), el complementario del color verde es el color magenta, el del azul es el amarillo y del rojo el cyan. En el Modelo de color RYB (Red, Yellow, Blue = es un modelo de síntesis sustractiva de color, el amarillo es el complementario del violeta y el naranja el complementario del azul. Hoy, los científicos saben que el conjunto correcto es el modelo CMYK, que usa el cian en lugar del azul y magenta en lugar del rojo.
En la teoría del color se dice que dos colores se denominan complementarios si, al ser mezclados en una proporción dada el resultado de la mezcla es un color neutral (gris, blanco, o negro).
En la teoría del color: se dice que dos colores son denominados complementarios si, al ser mezclados en una proporción dada el resultado de la mezcla es un color neutral (gris, blanco, o negro). Desde una perspectiva perceptual de los modelos de colores, los colores neutros: blanco, gris y negro caen en un eje central del espacio de colores, y los colores complementarios estarían a un lado u otro de este eje, opuestos los unos con los otros.

EL DALTONISMO

Daltonismo: trastorno de la visión, más frecuente en los varones, en el que hay dificultad para diferenciar los colores. Se debe a un defecto en la retina u otras partes nerviosas del ojo. La primera referencia sobre esta condición se debe al químico británico John Dalton, que padecía la enfermedad. Se conoce como acromatopsia o mono cromatismo a la ceguera completa para los colores. Esta enfermedad congénita, en la que todos los matices de color se perciben como variantes de gris, es muy rara, y afecta por igual a ambos sexos. En el discromatismo, o ceguera parcial para los colores, hay incapacidad para diferenciar o para percibir el rojo y el verde; con menos frecuencia se confunden el azul y el amarillo. El discromatismo es la forma más frecuente de daltonismo: lo padecen el 7% de los varones y el 1% de las mujeres. Es una alteración que se transmite según un modelo de herencia ligado al sexo. El daltonismo puede aparecer también de manera transitoria tras una enfermedad grave.
La mayor parte de los daltónicos tienen visión normal en lo que respecta a sus demás características. Pueden incluso asociar de una manera aprendida algunos colores con la escala de brillos que producen. Así, muchos daltónicos no son conscientes de su condición. Hay diferentes pruebas para el diagnóstico del daltonismo y de sus diferentes variantes. En el caso de la miopía para solucionar este problema solo basta con una lente convergente y en el astigmatismo una divergente


LAS PROPIEDADES ELECTROMAGNÉTICAS DE LA LUZ Y ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICA

La cantidad de energía de una radiación electromagnética es proporcional a su frecuencia. Las radiaciones emitidas a frecuencias altas (longitudes de onda cortas) poseen la mayor cantidad de energía. Un ejemplo de ello son las radiaciones gamma y los Rayos X, con longitudes de onda menores de 10 -9(<1 nm). Por el contrario la radiaciones con frecuencias mas bajas (longitudes de onda mas largas) tales como las emitidas por los radares y las ondas de radio (con longitudes de onda mayores de 1 mm) poseen menor cantidad de energia.
Nuestro sistema visual sólo es capaz de detectar una pequeña parte del espectro electromagnético. Así la retina humana sólo puede detectar longitudes de onda comprendidas entre los 400-700 nm (Figura 2). Como fue demostrado por Isaac Newton (1642-1726) en la primera mitad del siglo XVIII, la mezcla de las diferentes longitudes de onda en este rango emitidas por el Sol, corresponde al color que percibimos como blanco, mientras que cuando la luz posee sólo una determinada longitud de onda la percibimos como uno de los colores del arcoíris. Es interesante destacar que un color de los que denominamos "caliente" como el rojo o naranja, esta formado por radiaciones de longitud de onda larga, y por tanto posee menor energía que colores que son considerados "fríos" como el azul o el violeta.
La luz visible es una forma de radiación electromagnética con longitudes de onda que se extienden desde aproximadamente 0.40 a 0.75 mm. (Figura 1). La luz visible contiene bandas de color que van del violeta hasta el rojo. La región ultravioleta cubre el rango de aproximadamente 0.01 a 0.4 mm y el infrarrojo va desde 0.75 a 100mm.
La radiación electromagnética es una combinación de campos eléctricos y magnéticos oscilantes, que se propagan a través del espacio transportando energía de un lugar a otro. A diferencia de otros tipos de onda, como el sonido, que necesitan un medio material para propagarse, la radiación electromagnética se puede propagar en el vacío. En el siglo XIX se pensaba que existía una sustancia indetectable, llamada éter, que ocupaba el vacío y servía de medio de propagación de las ondas electromagnéticas. El estudio teórico de la radiación electromagnética se denomina electrodinámica y es un subcampo del electromagnetismo.
La luz visible es sólo una pequeña parte del espectro electromagnético. En el espectro visible, las diferencias en longitud de onda se manifiestan como diferencias de color. El rango visible va desde, aproximadamente, 350 nm (nanómetros) el violeta hasta unos 760 nm el rojo, (1 mm = 1.000.000 nanómetros). La luz blanca es una mezcla de todas las longitudes de onda visibles.



ALGUNOS FENÓMENOS SONOROS
Aunque entre los dos términos exista una muy estrecha relación, no se refieren al mismo fenómeno.
El tono es una magnitud subjetiva y se refiere a la altura o gravedad de un sonido.
Sin embargo, la frecuencia es una magnitud objetiva y mensurable referida a formas de onda periódicas.
El tono de un sonido aumenta con la frecuencia, pero no en la misma medida. Con la frecuencia lo que medimos es el número de vibraciones. Su unidad de medida es el herzi(Hz).
Muchas veces en aparatos relacionados con el sonido suele aparecer una gráfica que expresa su respuesta a determinadas frecuencias. Si en esta gráfica vemos una línea recta significará que todas las frecuencias son manipuladas del mismo modo. Si la curva cae en determinadas frecuencias nos estará comunicando que determinadas frecuencias las manipula más débilmente.
El timbre es la cualidad gracias a la cual podemos diferenciar el sonido de un piano de el de una flauta aunque estén interpretando la misma nota, es decir: aunque dos instrumentos emitan un sonido con la misma frecuencia podemos diferenciarlos gracias a su timbre característico.
Este fenómeno es debido a que un sonido no esta formado sólo de una frecuencia, sino por la suma de otras que son múltiplos de la fundamental. Estas otras frecuencias varían en intensidad y son llamadas armónicos. La proporción e intensidad de estos armónicos son diferentes en cada instrumentos y es por ello que podemos diferenciar sus sonidos.

BIBLIOGRAFÍA Y CONCLUSIÓN
La óptica es la ciencia en cargada del estudio de la luz , características y sus fenómenos. Los colores se proyectan a través de descomposición de la luz solar, ya que al atravesar un prisma la longitud de onda se dispersa y genera los clores.
Ahora aquí cuando se forma un arcoíris es debido a que un rayo solar atravesó una gota de agua.
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