Baner_de_la_luz

Tema: La luz como forma de energía; importancia de su estudio y comprensión

Autora: Dra. C Adania Guanche Martínez
Por: Lic: Santa C Guzmán Fleites
La naturaleza de la luz constituyó un enigma cuya resolución ha ocupado siglos de trabajo científico. Primeramente, hay que explicar que existen movimientos caracterizados por no producir transporte neto de materia, pero sí de energía, que se denominan, movimientos ondulatorios. Las ondas mecánicas son movimientos ondulatorios, como en el caso de los terremotos y de las olas marinas. Se producen ondas al tirar piedras a un estanque o al agitar cuerdas haciéndolas ondular mediante la producción de pulsos, de manera que vibren los objetos desde un foco emisor, desde donde se originen estas vibraciones.

Al observar las ondas, en el caso del estanque, se puede percibir que sus impulsos avanzan, sin que haya desplazamiento de las aguas. Solamente avanza la oscilación, es decir, la vibración de las partículas que se va comunicando a las demás. En el caso de la cuerda, cuanto más rápidamente se haga vibrar, se conseguirá transportar mayor cantidad de energía en el mismo tiempo, o sea, aumentando la frecuencia de las vibraciones, las ondas también se hacen más cortas. También se puede conseguir una mayor transmisión de energía, haciendo que la vibración que se va a propagar, sea más intensa, lo que equivale a que las crestas de la cuerda oscilante sean más profundas. Los marineros poseen la experiencia de que a mayor altura de las olas del mar, transportan mayor energía y son más peligrosas.

Hay una idea esencial que diferencia al movimiento de las ondas del movimiento de un objeto que se desplace en línea recta, y es que en el caso de las ondas, estas se propagan en todas direcciones y la energía se distribuye a través de todo el medio, es decir, toda la materia afectada por la onda vibra, mientras que no ocurre así con el movimiento de una partícula en línea recta. Otra propiedad de las ondas es su posibilidad de bordear los obstáculos, fenómeno que se denomina difracción, mientras que las partículas no pueden contornear los obstáculos y al chocar contra estos, rebotan.

Sin embargo, a pesar de que habían criterios para distinguir las ondas de los desplazamientos de partículas, en el caso de la luz, después que se tenía la certeza que se comportaba como onda, se estableció su dualidad onda-corpúsculo, hace relativamente poco tiempo, y con ello, se derribaron las barreras entre lo puramente corpuscular y lo puramente ondulatorio. Efectivamente, en el año 1900 nacía una de las teorías más perfectas, exactas y bellas de toda la historia de la ciencia: la física cuántica. Max Planck (1858-1947) dio el primer paso hacia esa nueva era, que inició lo que se considera por los físicos un viaje hacia las entrañas de la materia, porque hasta entonces, la física clásica había hecho una generalización de la experiencia a escala macroscópica, pero no se había logrado esclarecer la naturaleza de ciertos fenómenos que no podían explicarse a partir de aquella teoría.

Albert Einstein (1879-1955) demostró que la luz presenta una naturaleza dual: como una partícula o corpuscular, al igual que los balines disparados por un fusil, y ondulatoria, como las olas de un estanque. Sin la teoría cuántica, no se hubiera podido desarrollar la televisión, la radio, las computadoras, ni nada en lo que se sustenta la civilización tecnológica actual.

La luz visible es una ínfima fracción de un gran conjunto de radiaciones, la mayoría de las cuales no son visibles al ojo humano, bien porque su frecuencia es demasiado baja (por debajo del color rojo, de donde proviene su nombre de radiación infrarroja), o demasiado alta (por encima del color violeta, es decir, ultravioleta). Las radiaciones, como trasmisoras de energía, pueden dañar a los seres vivos. No se trata solamente de las más energéticas, como los rayos X, o las radiaciones gamma, que se producen en una explosión nuclear, sino que, los mismos rayos ultravioletas que broncean la piel cuando esta se expone al Sol, pueden producir ceguera u originar tumores cancerígenos en la piel.

Existen cuestiones muy curiosas que no se pueden dejar de tratar, por cuanto constituyen también preguntas y reflexiones que formulan los escolares. Una de estas se relaciona con la siguiente duda: ¿cómo es que al iluminar un objeto con luz blanca, se ve que tiene un color rojo o azul? O dicho de otra forma: ¿cómo es que, si la luz solar es blanca, los objetos se perciben de diferentes colores? Ante este cuestionamiento, el razonamiento debe basarse en el hecho de que la luz blanca es la síntesis de luces de distintos colores. Un cuerpo que absorba toda la luz que le llega, excepto la azul, se verá de este color, porque refleja la luz azul. Si absorbe todas las radiaciones, no se verá, es decir, se verá negro; si refleja todas las radiaciones, se verá blanco.

Pueden analizarse otras propiedades de la luz, como por ejemplo, su trasmisión. Esta se realiza de forma instantánea, pero a una velocidad determinada, finita, la cual tiene un valor muy elevado, 300 000 km/s. Por otra parte, la luz no necesita de medio material alguno para su propagación, pues la fuente principal de energía atraviesa espacios intersiderales prácticamente vacíos. En este sentido, se comporta como partícula y no como onda.

Cuando la luz pasa a un medio diferente a aquel por el que se propaga, se desvía, o sea, cambia de dirección y también de velocidad. Los resultados de la medición de la velocidad de la luz en distintos medios, obtenidos en 1850 por el físico francés León Foucault (1819-1868), demostraron que la velocidad de la luz en el agua es de 220 000 km/s, o sea, las tres cuartas partes de la velocidad de la luz en el vacío o en el aire.

Otro ejemplo de movimiento ondulatorio es la producción de sonidos, como por ejemplo, al golpear, soplar o frotar ciertos objetos. Esos objetos son focos emisores de vibraciones sonoras. En este caso, existe un movimiento vibratorio originado por un foco sonoro, pero debe existir además, un medio material en el que se propagan las vibraciones. De no estar presente este último elemento, no podrá haber sonido. En el sonido no hay desplazamiento neto de partículas desde el emisor, solo se traslada la perturbación, la propia dispersión de la energía, a medida que el receptor se aleja del foco sonoro. En este caso, la distribución va acompañada de la degradación energética por rozamiento (pérdida de energía por fricción) que se produce también en el desplazamiento de objetos.

Un hecho interesante es que todos los sonidos, graves o agudos, débiles o fuertes, se propagan con la misma velocidad; si son emitidos simultáneamente y se propagan en el mismo medio, llegarán al mismo tiempo. A mediados del siglo xviii se realizó una medición de la velocidad del sonido y se obtuvo el valor de 340 m/s aproximadamente, en determinadas condiciones de presión y de temperatura reinantes.

 

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