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Ao de la Integracin Nacional y el Reconocimiento de Nuestra Diversidad

FACULTAD DE INGENIERA MECNICA Y ELCTRICA

TEMA

CUESTIONARIO N1

CURSO : INGENIERA DE LA ILUMINACIN

DOCENTE : Ing. VICTOR MANUEL BRAVO RAMOS

AO : X ME - 2

INTEGRANTE : CHVEZ VIOLETA FREDDY

ICA PER

2012

UNIVERSIDAD NACIONAL SAN LUS GONZAGA DE ICA Facultad de Ingeniera Mecnica y Elctrica

Escuela Acadmico Profesional de Ingeniera Mecnica y Elctrica

INGENIERA DE LA ILUMINACIN Pgina 2

CUESTIONARIO N 1

1) Elaborar una tabla de longitud de onda y frecuencia de las radiaciones del espectro

visible. Investigar la elaboracin de la misma tabla de las otras radiaciones del espectro

del ter.

I. CONCEPTOS BSICOS:

I.1. QU ES UN ESPECTRO VISIBLE?

Se le llama espectro visible, al conjunto de colores que van superpuestos que van desde el violeta

hasta el rojo, y esta gama de colores del arco iris recibe el nombre de espectro visible.

Se le llama un espectro visible a la regin del espectro electromagntico que el ojo humano es

capaz de percibir. A la radiacin electromagntica en este rango de longitudes de onda se le

llama luz visible o simplemente luz. No hay lmites exactos en el espectro visible; un tpico ojo

humano responder a longitudes de onda desde 400 a 700 nm aunque algunas personas pueden

ser capaces de percibir longitudes de onda desde 380 a 780 nm.

I.2. QU ES UN ESPECTRO?

Los espectros son una serie de colores violeta, azul, verde, amarillo, anaranjado y rojo, por orden

que se producen al dividir una luz compuesta con una luz blanca en sus colores constituyentes. Por

ejemplo, el arco iris es un espectro natural producido por fenmenos meteorolgicos.




I.3. COLORES DEL ESPECTRO

Los colores del arco iris en el espectro visible incluye todos esos colores que pueden ser

producidos por la luz visible de una sola longitud de onda, los colores del espectro

puro o monocromticos. El espectro visible no agota los colores que el hombre es capaz de

distinguir. Colores sin saturar como el rosa, o variaciones del prpura como el magenta no pueden

reproducirse con una sola longitud de onda.

violeta 380450 nm

azul 450495 nm

verde 495570 nm

amarillo 570590 nm

anaranjado 590620 nm

rojo 620750 nm

I.4. FRECUENCIA Y LONGITUD DE ONDA

Tal como la radiacin se propaga en una frecuencia dada, tiene una longitud de onda asociada eso

es, la distancia entre sucesivas crestas o sucesivos valles. Las longitudes de onda son generalmente

dados en metros (o alguna fraccin decimal de un metro) o Angstroms (, 10-10 metros).

En vista que todas las radiaciones electromagnticas viajan a la misma velocidad (en el vaco), el

nmero de crestas (o valles) pasando por un punto dado en el espacio, en una unidad dada de

tiempo (digamos, un segundo), vara con la longitud de onda.




TABLA DE LONGITUD DE ONDA Y FRECUENCIA DE LAS RADIACIONES DEL

ESPECTRO VISIBLE

FRECUENCIA LONGITUD DE ONDA

Rayos csmicos 3 x 1026 MHz 10-11 cm

Rayos gamma 6 x 1023 MHz 5 x 10-8 cm

Rayos X 3 x 1020 MHz 10-6 cm

Rayos ultravioleta 7.5 x 108 MHz 4 x 10-5 cm

Visin humana 3.75 x 108 MHz 8 x 10-3 cm

Rayos infrarrojos o calor 3 x 106 MHz 10-2 cm

7.5 x 105 MHz 4 x 10-2 cm

Experimental y enlaces de

microondas, televisin,

radar, ayuda area

890 MHz 475 MHz

0.337 m 0.63 m

Televisin 216MHz

174 MHz 108 MHz

1.39 m

1.72m 2.78 m

Televisin, Radio y FM 88 MHz 3.41 m

Televisin 54 MHz 5.55 m

Radio, ondas cortas y muy

cortas 1600 kHz 187.5m

Radio, onda media 550 kHz 545.45 m

Radio, onda larga 20 KHz 15 x 103 m

Odo Humano 10 kHz

20 Hz

30 x 103 m

15 x 106 m




LA TEORIA DEL ETER

En 1850 Foucault, Fizeau y Breguet realizaron un experimento crucial para decidir entre las teoras

ondulatoria y corpuscular. El experimento fue propuesto inicialmente por Arago y consiste en

medir la velocidad de la luz en aire y agua. La teora corpuscular explica la refraccin en trminos

de la atraccin de los corpsculos luminosos hacia el medio ms denso, lo que implica una

velocidad mayor en el medio ms denso. Por otra parte, la teora ondulatoria implica, de acuerdo

con el principio de Huygens que en el medio ms denso la velocidad es menor.

En las dcadas que siguieron, se desarroll la teora del ter. El primer paso fue la formulacin de

una teora de la elasticidad de los cuerpos slidos desarrollada por Claude Louis Marie Henri

Navier que consider que la materia consiste de un conjunto de partculas ejerciendo entre ellas

fuerzas a lo largo de las lneas que los unen. Diferentes desarrollos aplicables a la ptica fueron

realizados por Simon Denis Poisson,George Green, James MacCullagh y Franz Neuman. Todas

ellas encontraban dificultades por intentar explicar el fenmeno ptico en trminos mecnicos.

Por ejemplo, al incidir sobre un medio una onda transversal, se deberan producir ondas, tanto

longitudinales como transversales, pero, segn los experimentos de Arago y Fresnel, solo se

producen del segundo tipo. Otra objecin a la hiptesis del ter es la ausencia de resistencia al

movimiento de los planetas.

Un primer paso para abandonar el concepto de ter elstico lo realiz MacCullagh, que postul un

medio con propiedades diferentes a la de los cuerpos ordinarios. Las leyes de propagacin de

ondas en este tipo de ter son similares a las ecuaciones electromagnticas de Maxwell.

A pesar de las dificultades, la teora del ter elstico persisti y recibi aportaciones de fsicos del

siglo XIX, entre ellos William Thomson (Lord Kelvin), Carl Neumann, John William Strutt (Lord

Rayleigh) y Gustav Kirchhoff.




2) Definir en forma concreta las teoras sobre la naturaleza de la luz.

Naturaleza de la luz

La luz presenta una naturaleza compleja: depende de cmo la observemos se manifestar como

una onda o como una partcula. 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 fenmenos en los que participa segn su interpretacin terica. Siguiendo el orden

cronolgico de aparecimiento, cinco han sido las teoras expuestas para explicar la esencia

de la luz; en su orden son:

a) Teora Emisiva o Corpus cular, b) Teora Ondulatoria, c) Teora Electromagntica. d)

Teora Cuntica, e) Mecnica Ondulatoria.

TEORIA CORPUSCULAR (NEWTON1666)

Newton descubre en 1666 que la luz natural, al pasar a travs de un prisma es separada en una

gama de colores que van desde el rojo al azul, concluye que la luz blanca o natural est compuesta

por todos los colores del arcoris.

Propuso la teora corpuscular de la luz, en la cual la luz consiste en un flujo de partculas luminosas

(corpsculos), que explican su propagacin rectilnea, su reflexin en las superficies opacas y la

refraccin al cambiar de medio.




TEORIA ONDULATORIA (HUYGENS 1678)

Esta teora explica las leyes de la reflexin y la refraccin, define la luz como un movimiento

ondulatorio del mismo tipo que el sonido. Como las ondas se trasmiten en el vaco, supone que las

ondas luminosas necesitan para propagarse un medio ideal, el ETER, presente tanto en el vaco

como en los cuerpos materiales.

Esta teora no fue aceptada debido al gran prestigio de Newton. Tuvo que pasar ms de un siglo

para que se tomara nuevamente en consideracin la "Teora Ondulatoria.

IMAGEN DE LA TEORA CORPOSCULAR




TEORIA ELECTROMAGNETICA (MAXWELL 1865)

Descubre que la perturbacin del campo electromagntico puede propagarse en el espacio a una

velocidad que coincide con la de la luz en el vaco, equiparando por tanto las ondas

electromagnticas con las ondas luminosas.

Veinte aos despus Hertz comprueba que las ondas hertzianas de origen electromagntico tienen

las mismas propiedades que las ondas luminosas, estableciendo definitivamente la identidad de

ambos fenmenos.

IMAGEN DE LA TEORA ELECTROMAGNTICA




TEORIA DE LOS CUANTOS (PLANCK 1900)

Esta teora establece que los intercambios de energa entre la materia y la luz, solo son posibles

por cantidades finitas. (Cuantos) tomos de luz, que posteriormente se denominarn fotones. Esta

tiene un inconveniente de no poder explicar los fenmenos de tipo ondulatorio como;

Interferencias, difraccin, entre otros.

IMAGEN DE LA TEORA CUNTICA




MECANICA ONDULATORIA (DE BROGLIE 1924)

An la teora electromagntica y la de los cuantos, herederas de la ondulatoria y corpuscular

respectivamente, evidenciando la doble naturaleza de la luz. Esta teora establece as la

naturaleza corpuscular de la luz en su interaccin con la materia (procesos de emisin y

absorcin) y la naturaleza electromagntica en su propagacin.

IMAGEN DE LA TEORA CORPOSCULAR




3) Describa el proceso y principios de funcionamiento de la fotografa, clula fotoelctrica,

resaltando la aplicacin de la luz.

I.- LA FOTOGRAFA:

DEFINICIN

La fotografa es el proceso para capturar imgenes duraderas de la realidad mediante la accin de

la luz y la fijacin de las mismas en un soporte material o digital.

La obtencin de las imgenes fotogrficas se basa en el principio de la cmara oscura, donde

la imagen que atraviesa un pequeo orificio en una de las paredes de la cmara, es proyectada

sobre una superficie interna, de manera que su tamao es reducido y su nitidez aumenta.

LOS PRIMEROS PROCESOS FOTOGRFICOS

Nipce inici en 1829 una incmoda asociacin con Jacques Louis Daguerre, un conocido pintor,

diseador teatral y creador del Diorama, espectculo popular en el que produca ilusiones pticas

de gran tamao. Tambin haba experimentado con diferentes mtodos fotogrficos. Frustrado

por su falta de resultados, consider ventajoso colaborar con Nipce muri en 1833, no mucho

antes de que Daguerre perfeccionase un tipo de fotografa denominada daguerrotipo.

El invento fue presentado ante un pblico curioso en enero de 1839, pero Daguerre mantuvo en

secreto hasta agosto el proceso que utilizaba para sus fotografas. Empleaba una lmina de cobre

recubierta de plata que trataba con vapor de yodo para fotosensibilizarla. Despus de ser

expuesta en la cmara, la placa se someta a vapor de mercurio para revelar la imagen, que se

fijaba luego con una solucin de sal comn.

Al enterarse del invento de Daguerre en enero, William Henry Foz un acomodado cientfico ingls,

decidi defender sus derechos dando a conocer si propio proceso antes que Daguerre. El 31 de

enero de 1839 no slo anunci su invento sino que adems describi los detalles tcnicos de su

proceso. El invento de Talbot, llamado "Dibujo fotognico", se remontaba a 1835. Hacia 1841,

Talbot realiz importantes modificaciones y lo rebautiz "calotipo". Se trataba del primer proceso

negativo positivo del mundo.




PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LA FOTOGRAFA:

Toda cmara, desde el modelo de bolsillo ms simplificado hasta la ms complicada reflex de un

solo objetivo, es bsicamente una cmara hermtica a la luz con un trozo de pelcula en el fondo y

un agujero enfrente para permitir la entrada de la luz.

La luz es enfocada hasta la pelcula por un objetivo, formando una imagen de lo que est delante

de la cmara. La cantidad de luz que entra en la cmara est controlada por el tamao del agujero

y la duracin del tiempo en que permanece abierto. Arriba de la cmara hay n aparato visor que

permite seleccionar el rea que ha de incluirse en la fotografa. Todo lo que se aada a esta

cmara bsica la har ms verstil, pero no es esencial.

II.- CELULA FOTOELECTRICA:

DEFINICON

Una clula fotoelctrica, fotoclula o celda fotovoltaica, es un pequeo mecanismo electrnico

que convierte la energa luminosa (fotones) en energa elctrica (electrones) mediante el

denominado efecto fotovoltaico.

A nivel microscpico, se trata de un nodo y un ctodo revestido de un material fotosensible. Su

objetivo final es producir electricidad a travs de la energa lumnica; por ello las clulas

fotovoltaicas se utilizan asociadas en paneles solares fotovoltaicos.

SU FUNCIONAMIENTO ES EL SIGUIENTE:

Primero, los fotones emitidos por la luz solar inciden sobre la celda solar y son absorbidos por un

material semiconductor, que suele ser el silicio o el germanio.

A continuacin, los electrones (carga negativa) salen despedidos de sus tomos, buscando una

carga positiva con la que juntarse; recorriendo, as, el semiconductor y produciendo electricidad.

Y al final, una agrupacin numerosa de clulas solares, convierte la energa solar en corriente

elctrica continua (llamada DC por sus siglas en ingls direct current), lista para ser utilizada.

Para obtener una mayor sensibilidad y un mejor rendimiento, las clulas fotoelctricas pueden

estar vacas o llenas de un gas inerte (normalmente nitrgeno o argn) a baja presin.




Es posible aumentar su rango de utilizacin almacenando la electricidad producida en

condensadores o pilas, colocando un diodo en serie para evitar una descarga nocturna del

sistema.

Aplicaciones

La energa elctrica obtenida con estas clulas est presente en diversos elementos de la vida

cotidiana en aparatos como la lavadora, secadora, calculadoras o relojes, reemplazando a las

bateras convencionales, ms caras y con menos salida ambiental.

Se emplean, tambin, en la grabacin de sonido, televisin, as como en satlites espaciales, en

alarmas antirrobo, semforos de trfico y puertas automticas. Una clula fotoelctrica y un rayo

emisor de luz (normalmente infrarrojo e invisible al ojo humano) forman una parte esencial de

este tipo de circuito elctrico.

Para finalizar, un ejemplo del funcionamiento de los sensores de las alarmas antirrobo o las

puertas de los ascensores: la luz producida por un foco luminoso en un extremo del circuito cae

sobre la clula, situada a cierta distancia.

El circuito salta al cortarse el rayo de luz, lo que provoca el cierre de un rel y activa el sistema

antirrobo o que la puerta del ascensor permanezca abierta.




4) Elaborar una tabla de la temperatura de color de las fuentes de luz natural y diferentes

fuentes artificiales.

TEMPERATURA DE COLOR DE FUENTES NATURALES Y ARTIFICIALES

Sabiendo que se mide en grados Kelvin, no estamos hablando de la temperatura que produce esta

luz. Se observa el color que adquiere un cuerpo negro iluminado por una determinada fuente de

luz, y se compara con el color que adquiere ese cuerpo negro calentado a una cierta temperatura

medida en grados Kelvin. De esta forma a 3000 K de una llama tiene un color rojizo, y a 4600 K de

la llama ser de color azul. Por lo que una llama de color azul tiene ms temperatura que una de

color rojizo. Por lo tanto es tan solo una medida del color de la luz.




La luz solar, luz de cielo, la luz incandescente, fluorescente, como tambin otras fuentes artificiales

de luz, tienen caractersticas de temperatura de color propias. El ojo humano tiene la capacidad de

compensar en cierta medida las diferentes temperaturas de color de cada fuente. El blanco va a

parecer blanco para el ojo no importa de qu fuente este reflejando luz. Pero, la pelcula esta

balanceada para una temperatura de color determinada, 3.200K (tungsteno) o 5.600k (luz da),

la luz emitida por otras fuentes van a aparecer en la pelcula con variaciones de color. Para

balancear las luces a la respuesta de la pelcula, se requiere de filtros de correccin de

temperatura de color.

La temperatura de color de una fuente de luz se define comparando su color dentro del espectro

luminoso con el de la luz que emitira un cuerpo negro calentado a una temperatura determinada.

Por este motivo esta temperatura de color se expresa en kelvin (mal llamados "grados Kelvin"), a

pesar de no reflejar expresamente una medida de temperatura, por ser la misma solo una medida

relativa.

Representacin aproximada de la temperatura segn ciertos colores.

Generalmente no es perceptible a simple vista, sino mediante la comparacin directa entre dos

luces como podra ser la observacin de una hoja de papel normal bajo una luz de tungsteno

(lmpara incandescente) y a otra bajo la de un tubo fluorescente (luz de da) simultneamente.




TABLA DE LA TEMPERATURA DE COLOR DE LAS FUENTES DE LUZ NATURAL Y DIFERENTES

FUENTES ARTIFICIALES.

Fuente de luz Temperatura de color (K)

Cielo azul 10.000 a 30.000

Cielo Nublado 7.000

Luz solar a medioda 5.600

Flash 5.500

4 horas despus de amanecer 5.000



1 hora despus de amanecer 3.550

Amanecer 2.200

Luz de luna 4.100

Lmparas fluorescentes

Tipo 'Luz de da' 6.300

Tipo 'Blanco neutro' 4.000

Tipo 'Blanco clido' 3.200

Lmparas incandescentes

Bombilla con cristal azul 4.000

Focos iluminacin vdeo/fotografa 3.200 (tipo A)/ 3.400 (tipo B)

Halgenas domsticas (cuarzo) 2.900

Bombilla 100 vatios domstica 2.850

Luz de vela 1.900




WEBGRAFA

http://www.seti.cl/curso-de-radioastronomia-basica-de-jet-propulsion-laboratory-jpl-

capitulo-2/

http://html.rincondelvago.com/espectro-visible_bandas-y-lineas.html

http://es.wikipedia.org/wiki/Espectro_visible

http://members.tripod.com/mauve_ciel/laluz.html

http://www.cefepe.es/texto/tdecolor.htm

http://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura_de_color

http://laszlo.com.ar/manual91113.htm

http://panelessolarescaseros.net/?p=438

http://www.grancursodefotografia.com/iluminacion_fotografica/temperatura_de_color.p

hp

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