Descubriendo los Secretos de la Luz y su Interacción con el Universo

Colores de la Luz: Espectro Visible y Energía

Los colores de la luz se ordenan según su longitud de onda (λ) y frecuencia (f). La relación es inversamente proporcional: a mayor longitud de onda, menor frecuencia y viceversa. El espectro visible se organiza de la siguiente manera:

• +λ a -λ: rojo - naranja - amarillo - verde - azul - violeta
• -f a +f: rojo - naranja - amarillo - verde - azul - violeta

Es importante destacar que, para la misma amplitud, la energía de la onda electromagnética (o.e.m.) aumenta con la frecuencia. En el vacío, todas las ondas electromagnéticas se mueven a la misma velocidad, c = 3 x 10⁸ m/s, y se cumple la relación f = c/λ. En otros medios, la velocidad depende del índice de refracción absoluto, definido como n = c/v.

Difracción de la Luz

La difracción es el fenómeno por el cual la luz es capaz de rodear obstáculos o de reproducirse al atravesar orificios, alcanzando puntos del espacio inaccesibles mediante la propagación rectilínea desde el foco emisor.

Arco Iris: Un Fenómeno de Dispersión

El arco iris se forma por la dispersión de la luz del Sol en las gotas de lluvia. La luz se refracta al entrar en cada gota de agua, se refleja en la parte posterior de esta y vuelve a refractarse al salir.

El Universo en Expansión: Evidencias del Big Bang

Al analizar la luz procedente de las estrellas y de las galaxias, observamos que las líneas espectrales presentan un corrimiento hacia el rojo. Esto indica que la frecuencia de la luz recibida es menor que la originada por las estrellas, lo que significa que las galaxias se mueven a una gran velocidad alejándose de la Tierra. Este fenómeno llevó a los astrofísicos a proponer la teoría de la expansión del Universo, conocida como la Teoría del Big Bang.

Científicos que Estudiaron la Naturaleza de la Luz

• Newton: Propuso la teoría corpuscular de la luz.
• Huygens: Desarrolló la teoría ondulatoria de la luz.
• Fresnel: Contribuyó significativamente al estudio de la difracción y la naturaleza ondulatoria de la luz.

Instrumentos Ópticos: Cámara y Microscopio

Cámara

Las cámaras son instrumentos ópticos que producen imágenes reales. Están dotadas de un objetivo formado por lentes convergentes que forman una imagen real e invertida en el fondo de la caja.

Microscopio

El microscopio es un dispositivo óptico que consta de dos lentes convergentes, denominadas objetivo y ocular, que permiten observar objetos muy pequeños con gran detalle.

Conceptos Clave en Óptica

• Sistema Óptico Astigmático: La imagen de un punto no es un punto, sino una zona.
• Sistema Óptico Estigmático: La imagen de un punto es un punto.
• Medio Isótropo: Tiene el mismo índice de refracción en todas las direcciones. Ejemplo: el vacío.
• Medio Anisótropo: Tiene diferente índice de refracción en distintas direcciones. Ejemplo: sólidos cristalinos.
• Foco Imagen: Punto en el que convergen los rayos, o sus prolongaciones, después de atravesar el sistema óptico si venían paralelos al eje óptico.
• Foco Objeto: Punto tal que los rayos que pasan por él y después atraviesan el sistema óptico salen paralelos al eje óptico.
• Dioptrio: Superficie que separa dos medios con diferente índice de refracción.
• Índice de Refracción: Relación entre la velocidad de la luz en el vacío (c) y en el medio (v), expresada como n = c/v.

Defectos de la Visión: Miopía e Hipermetropía

Miopía

La miopía es la incapacidad de enfocar sobre la retina los rayos paralelos provenientes de un objeto lejano, porque la imagen del objeto se forma delante de la retina. Para corregirla, se utilizan lentes divergentes, de forma que el foco imagen de la lente coincida con el punto remoto del ojo. Estas lentes forman una imagen virtual, derecha y más pequeña, por lo que los objetos se ven más pequeños.

Hipermetropía

En la hipermetropía, los rayos procedentes de un objeto próximo al ojo se enfocan en un punto situado detrás de la retina, impidiendo ver con claridad los objetos cercanos. Para corregirla, se utilizan lentes convergentes que formen una imagen derecha, virtual y de mayor tamaño, pero más alejada del cristalino para que este forme la imagen real en la retina.

Lupa: Ampliando la Visión

La lupa es una lente convergente, generalmente biconvexa, que permite colocar el objeto a menor distancia que el punto próximo, ampliando el ángulo de visión, de forma que el objeto parece tener mayor tamaño.