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LA LUZ

INTRODUCCIN

Los antiguos filsofos ya conocan algunos hechos sobre la propagacin de la luz. As se

atribuye a Euclides el descubrimiento de las leyes de la reflexin de la luz (300 ane) Es a

mediados del XVII cuando aparecen casi conjuntamente dos teoras acerca de la naturaleza de

la luz. Teora CORPUSCULAR (1666) y teora ONDULATORIA (1678)

NATURALEZA DE LA LUZ

Las teoras propuestas por los cientficos para explicar la naturaleza de la luz han ido

cambiando a lo largo de la historia de la ciencia, a medida que se van descubriendo nuevas

evidencias que permiten interpretar su comportamiento, como corpsculo, onda, radiacin

electromagntica, cuanto o como la mecnica cuntica.

Teora Corpuscular

Esta teora fue planteada en el siglo xvii emitido por las fuentes luminosas, que se movan en

lnea recta con gran rapidez. Gracias a esto, eran capaces de atravesar los cuerpos

transparentes, lo que nos permita ver a travs de ellos. En cambio, en los cuerpos opacos, los

corpsculos rebotaban, por lo cual no podamos observar los que haba detrs de ellos.

Esta teora explicaba con xito la propagacin rectilnea de la luz, la refraccin y la reflexin,

pero no los anillos de Newton, las interferencias y la difraccin. Adems, experiencias

realizadas posteriormente permitieron demostrar que esta teora no aclaraba en su totalidad

la naturaleza de la luz

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Teora Ondulatoria

Fue el cientfico holandes Christian Huygens, contemporneo de Newton, quien elaborara una

teora diferente para explicar la naturaleza y el comportamiento de la luz. Esta teora postula

que la luz emitida por una fuente estaba formada por ondas, que correspondan al movimiento

especfico que sigue la luz al propagarse a travs del vaco en un medio insustancial e invisible

llamado ter. Adems, ndica que la rapidez de la luz disminuye al penetrar al agua. Con ello,

explica y descrba la refraccin y las leyes de la reflexin.

En sus inicios, esta teora no fue considerada debido al prestigio de Newton. Pas ms de un

siglo para que fuera tomada en cuenta: se le someti a pruebas a travs de los trabajos del

mdico ingls Thomas Young, sobre las interferencias luminosas, y el fsico francs Augeste

Jean Fresnel, sobre la difraccin. Como consecuencia, qued de manifiesto que su poder

explicativo era mayor que el de la teora corpuscular.

Teora Electromagntica

En el siglo XIX, se agregan a las teoris existentes de la poca las ideas del fsico James Clerk

Maxwell, quien explica notablemente que los fenmenos elctricos estn relacionados con los

fenmenos magnticos. Al respecto, seala que cada variacin en el campo elctrico origina

un cambio en la proximidad del campo magntico e, inversamente. Por lo tanto, la luz es una

onda electromagntica trasversal que se propaga perpendicular entre s. Este hecho permiti

descartar que existiera un medio de propagacin insustancial e invisible, el ter, lo que fue

comprobado por el experimento de Michelson y Morley.

Sin embargo esta teora deja sin explicacin fenmenos relacionados con el comportamiento

de la luz en cuanto a la absorcin y la emisin: el efecto fotoelctrico y la emisin de luz por

cuerpos incandesentes. Lo anterior da pie a la aparicin de nuevas explicaciones sobre la

naturaleza de la luz.

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Teora de los Cuantos

Esta teora propuesta por el fsico alemn Max Planck establece que los intercambios de

energa entre la materia y la luz solo son posibles por cantidades finitas o cuntos de luz, que

posteriormente se denominan fotones. La teora tropieza con el inconveniente de no poder

explicar los fenmenos de tipo ondulatorio, como son las interferencias, las difracciones, entre

otros. Nos encontramos nuevamente con dos hiptesis contradictorias, la teora de los cuantos

y la electromagntica.

Posteriormente, basndose en la teora cuntica de Planck, en 1905 el fsico de origen

alemn Albert Einstein explic el efecto fotoelctrico por medio de los corpsculos de luz, a

los que llam fotones. Con esto propuso que la luz se comporta como onda en determinadas

condiciones.

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Mecnica Ondulatoria

Esta teora rene tanto la teora electromagntica como la de los cuantos heredados de la

teora corpuscular y ondulatoria, con lo que se evidencia la doble naturaleza de la luz. El que

esta se comporte como onda y partcula fue corroborado por el fsico francs Luis de Broglie,

en el ao 1924, quin agreg, adems, que los fotones tenan un movimiento ondulatorio, o

sea uqe la luz tena un coportamiento dual. As, la luz, en cuanto a su propagacin, se

comporta como onda, pero su energa es trasportada junto con la onda luminosa por unos

pequeos corpsculos que se denominan fotones.

Esta teora establece, entonces, la naturaleza corpuscular de la luz en su interaccin con la

materia (proceso de emisin y absorcin) y la naturaleza electromagntica de su propagacin.

EL ESPECTRO ELECTROMAGNTICO

La naturaleza de la luz ha sido estudiada desde hace muchos aos por cientficos tan notables

como Newton, Max Plank, Fresnel, Maxwell etc, dando lugar a distintas y

enfrentadas teoras sobre su naturaleza. La actualmente aceptada es que la luz es un

fenmeno nico en la naturaleza debido a su carcter dual: partcula (fotn) y onda, masa y

energa. A diferencia de las ondas sonoras, que por su naturaleza mecnicanecesitan de una

sustancia portadora que transmita su vibracin, las ondas electromagnticas se pueden

transmitir en el vaco. Tambin pueden atravesar sustancias en funcin de su frecuencia (rayos

X, rayos gamma). La luz, es una forma de energa, que se transmite por el espacio en ondas

sinoidales, similares a las producidas cuando lanzamos una piedra a un estanque. Nace en la

fuente que la produce (el sol, una lmpara, etc.) y se propaga en lnea recta hasta encontrar un

objeto que la intercepte. Pertenece a la familia de las radiaciones electromagnticas, todas

ellas poseen las mismas caractersticas (energa emitida en forma de ondas) pero sus

diferencias en cuanto a longitud de onda pueden ser enormes. Las radiaciones

electromagnticas se extienden desde los rayos gamma hasta las ondas de radio es decir,

desde longitudes de onda ms cortas (rayos gamma, rayos X), hasta las kilomtricas

(telecomunicaciones). En fotografa haremos mencin frecuente de la longitud de onda que, al

ser una distancia, se mide en metros. Para las ms cortas se utilizan submltiplos como el

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nanmetro (millonsima de milmetro) mientras que las ms largas se miden en centmetros,

metros e incluso kilmetros.

Las ondas del espectro electromagntico se miden por tres parmetros: longitud de onda,

frecuencia y amplitud.

La frecuencia se define como el nmero de ondas completas o ciclos medidos por segundo,

tambin denominados hercios (Hz).

La longitud de onda se define como la distancia lineal ocupada por una onda completa

o ciclo medida horizontalmente es decir, la distancia entre dos crestas o dos valles.

Ambas magnitudes (frecuencia y longitud de onda) no son independientes sino inversamente

proporcionales: a menor distancia entre dos crestas de onda, ms cantidad de ondas encajarn

en un perodo de tiempo de un segundo. Si la frecuencia es alta la longitud de onda es corta y

viceversa.

La relacin entre entre frecuencia y longitud de onda viene determinada por la ecuacin F=C/

donde C es la velocidad de la luz en el vacio (300.000 km/s) y la longitud de onda expresada

en metros.

La intensidad (I) o amplitud, es la altura de las crestas de las ondas y en el caso de la luz,

determina su brillo o intensidad.

La luz se propaga a partir de la fuente emisora en todas las direcciones posibles y en forma de

ondas perpendiculares a la direccin del desplazamiento. La orientacin de las crestas

respecto a la direccin de propagacin determina el ngulo de polarizacin. La luz polarizada

tiene importantes aplicaciones fotogrficas que veremos ms adelante.

EL ESPECTRO VISIBLE

Nuestros ojos son detectores evolucionados para captar ondas de luz visible aunque existen

muchos otros tipos de radiacin que no podemos percibir. De hecho, solo podemos captar una

parte mnima de la gama de radiaciones del espectro electromagntico que incluye, adems de

la radiacin visible, los rayos gama, los rayos X, los rayos ultravioletas, los rayos infrarrojos,

las microondas y las ondas de radio. A medida que pasamos de los rayos gamma a las ondas de

radio la longitud de onda aumenta y la frecuencia disminuye (tambin disminuyen la energa y

la temperatura). Todos estos tipos de radiacin viajan a la velocidad de la luz (unos 300.000

km/s en el vaco). Adems de la luz visible, tambin llegan a la superficie de la tierra desde el

espacio ondas de radio, una parte del espectro infrarrojo y una parte (afortunadamente) muy

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pequea de radiacin ultravioleta.

Cada onda particular del espectro visible viene caracterizada por su longitud de onda siendo

sta junto con el sentido de la vista los nicos responsables del color observado,

pues colores diferentes slo corresponden a longitudes de onda diferentes. Si, como

generalmente sucede, la radiacin es compuesta, el ojo no puede analizar las distintas

radiaciones o longitudes de onda que recibe y aprecia tan slo el "color o tonalidad"

resultante.

La luz visible es solamente una pequea parte del espectro electromagntico, la longitud de

onda comprendida entre aproximadamente 400 y 700 nanmetros (nm = millonsima de

milmetro) y tiene una frecuencia de un milln de gigahercios (GHz), es decir, un billn de

ciclos por segundo. Solo esta estrecha gama que va desde los 400 a los 700 nm, excita la retina

del ojo produciendo sensaciones de color y brillo.

La luz blanca esta formada por la mezcla de todo el conjunto de radiaciones visibles

monocromticas que estimulan el ojo humano generando una sensacin de luminosidad

exenta de color, es una mezcla proporcionada de todas las longitudes de onda entre 400 y 700

nm. Se entiende por radiacin monocromtica a cada una de las posibles componentes de la

luz, correspondientes a cada longitud de onda del espectro electromagntico. En el grafico de

la derecha, se han destacado las zonas donde se encuentra aquellas tonalidades que

consideramos importantes: la zona de rojos hacia la derecha y la de azules hacia la izquierda.

En el centro se ubican tonalidades verdes.

Los estudios sobre el sistema visual humano, del que hablaremos ms adelante, establecen

que en el ojo existen unas clulas llamadas conos que reaccionan frente al color. Estas clulas

se presentan en 3 tipos diferentes: un tipo de conos reacciona frente a longitudes de onda de

la gama central del espectro (verdes), un segundo grupo de conos reaccionan ante la gama de

tonos rojos, y un tercer tipo de conos, son especialmente excitados por la banda de tonos

azules. Esta es la razn principal para que en cinematografa y televisin se hayan elegidos

como colores primarios el rojo ( R ) el verde ( G ) y el azul ( B ). Bien se podra haber

seleccionado otra terna, pero es importante aprovechar esta caracterstica fisiolgica del ojo.

La luz siempre produce calor en presencia de un cuerpo absorbente (en trminos estrictos no

existe la denominada "luz fra"), que destruyendo parte de la energa en forma radiante, la

recupera transformndola en calor. As, por ejemplo, no hay calor en los espacios vacos entre

el sol y la tierra, pero, al incidir la radiacin solar en nuestra piel, una fraccin se convierte en

calor; en este sentido podemos afirmar que el sol calienta. La energa radiante adems de

convertirse en calor, produce otros fenmenos, entre los que destacan por su importancia el

fotoqumico y fotoelctrico, efectos que permiten la creacin de imgenes en soporte

fotoqumico (cine y fotografa) y soporte electrnico (televisin y vdeo). De ambos

hablaremos con detalle ms adelante.

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El infrarrojo

Adems de las radiaciones visibles, tienen importancia fotogrfica las infrarrojas. Dentro del

espectro electromagntico, la radiacin infrarroja se encuentra comprendida entre el espectro

visible y las microondas y ondas de radar. Las ondas infrarrojas tienen longitudes de onda ms

largas que la luz visible, pero ms cortas que las microondas; por ende, sus frecuencias son

menores que las frecuencias de la luz visible y mayores que las frecuencias de las microondas.

El trmino infrarrojo cercano (tambin denominado infrarrojo reflejado o fotogrfico) se

refiere a la parte del espectro infrarrojo que se encuentra ms prxima a la luz visible; el

trmino infrarrojo lejano denomina la seccin ms cercana a la regin de las microondas.

La fuente primaria de la radiacin infrarroja es el calor o radiacin trmica. Cualquier objeto

que tenga una temperatura superior al cero absoluto (-273,15 C, o 0 grados Kelvin), irradia

ondas en la banda infrarroja. Incluso los objetos que consideramos muy fros por ejemplo,

un trozo de hielo, emiten en la banda infrarroja. Cuando un objeto no est lo

suficientemente caliente para irradiar ondas en el espectro visible, emite la mayora de su

energa como ondas infrarrojas. Por ejemplo, es posible que un trozo de carbn encendido no

emita luz visible, pero emite radiacin infrarroja que sentimos como calor. Cuanto ms

caliente se encuentre un objeto, tanta ms radiacin infrarroja emitir. Sentimos los efectos

de la radiacin infrarroja cada da, el calor de la luz del sol, del fuego o de un radiador de

calefaccin provienen del infrarrojo, aunque no podemos ver la radiacin, las terminaciones

nerviosas en nuestra piel pueden sentirla como calor (diferencia entre la

temperatura interior del cuerpo y la exterior a la piel). A su temperatura vital normal, los seres

vivos irradian intensamente infrarrojos. La imagen de la izquierda muestra la fotografa de un

gato obtenida sobre pelcula sensible al infrarrojo. Las reas de colores naranja y blanco son las

zonas ms calientes, en tanto que las reas magenta y azul son las ms fras. La fotografa

infrarroja brinda informacin que no podramos obtener a travs de una imagen de luz visible.

En completa oscuridad, los visores infrarrojos pueden ver objetos gracias a que los mismos

irradian calor. Volveremos sobre este tema en captulos sucesivos.

COMPORTAMIENTO DE LA LUZ

La luz, como todo elemento fsico, tiene un comportamiento estable, de acuerdo con los

siguientes parmetros.

1. Se propaga a partir de la fuente emisora en todas las direcciones posibles y en forma

de ondas perpendiculares a la direccin del desplazamiento. Distintas longitudes de

onda proporcionan a nuestros ojos distintas sensaciones de color. La luz se propaga,

sin detenerse, a travs de la atmsfera y aun donde no hay atmsfera, y se sigue

propagando indefinidamente mientras no encuentre un obstculo que impida su paso

2. La luz viaja en lnea recta dentro de una sustancia de composicin uniforme mientras

no haya nada que la desve y mientras no cambie el medio a travs del cual se est

propagando. La propagacin en lnea recta se puede apreciar en los rayos de sol

cuando atraviesan una atmsfera turbia, por ejemplo sobre niebla en un bosque o en

los rayos producidos por iluminacin espectacular en escenarios con humo artificial.

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3. La luz se desplaza a la velocidad de 300.000 km/s en el vaco. En el aire se mueve

ligeramente ms despacio y todava ms lentamente a travs de sustancias ms

densas como el agua o el vidrio.

4. La luz est compuesta por partculas de energa llamados fotones que originan

cambios qumicos y reacciones elctricas. Obviamente, cuanto ms intensa es la luz,

ms fotones contiene. Estas partculas de energa son las que hacen posible la

grabacin de imgenes en soportes fotosensibles.

Objetos que no permiten el paso de la luz

Cuando un objeto no es transparente sino opaco a la luz, caso de la mayora de los que nos

rodean, absorbe una parte de la luz que recibe (convertida en dbil energa calorfica) y refleja

otra parte. Cuanto ms oscuro es el material, menor es la luz reflejada, mayor la absorbida y

por tanto mayor el calor acumulado (cualquier objeto negro expuesto al sol se calienta ms

que uno blanco).

REFLEXIN Y DIFUSIN

Todo cuerpo refleja parte de la luz que incide sobre l. La mayora de las superficies de los

objetos son speras o irregulares, y por ello dispersan la luz que reciben en todas las

direcciones posibles. Este tipo de reflexin produce el fenmeno

llamado

difusin (*). Para que ocurra la dispersin de la luz no es necesario que la superficie reflectora

tenga irregularidades aparentes, basta con que sean minsculas (como sera el caso de una

capa de pintura perfectamente lisa en apariencia) para que la superficie acte como difusora.

Gracias a la reflexin difusa vemos los objetos cuando una parte de esa luz reflejada en todas

direcciones llega hasta nuestros ojos.

Una superficie lisa y bien pulida, en cambio, produce una reflexin regular: la luz que incide en

una direccin determinada, es reflejada en otra direccin determinada. En este caso lo que se

pone de manifiesto con la reflexin no es la superficie reflectora, sino los objetos cuyas

imgenes se ven reflejadas. De hecho, un reflector perfectamente liso y limpio es invisible,

slo nos permite ver la imagen reflejada. Este tipo se denomina reflexin especular, y sigue un

par de leyes muy simples: la primera es que el rayo incidente y el reflejado se encuentran

siempre sobre el mismo plano. La segunda que el ngulo de incidencia y el ngulo de reflexin

son iguales. Como resultado de estas leyes, tenemos que un espejo plano produce imgenes

fieles de los objetos llamadas imgenes virtuales: no los deforma ni cambia su tamao pero los

invierte (nada tan complicado como descifrar un texto a travs de su imagen reflejada).

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(*): En la prctica cinematogrfica profesional se denomina difusor a un medio a cuyo travs la

luz se transmite (como el humo o el papel vegetal) con preferencia a aquellos otros que la

reflejan (reflectores). Tambin en fotografa se entiende por difusor un elemento ptico de

vidrio o resina de polmero que disminuye ligeramente la nitidez de una lente para producir lo

que se llama foco suave o flou, tcnica utilizada en la fotografa de retrato. El famoso

fotgrafo ingls Helmut Newton hizo del difusor la base de su obra ms conocida. La difusin o

emborronamiento deliberado de una imagen es una tcnica que se usa sobre todo en retrato

para crear una imagen ensoadora y romntica y ocultar las imperfecciones. La suavizacin se

lleva a cabo por difusin con filtros o bien con objetivos especiales con un nivel controlado de

aberracin esfrica (Minolta fabrica un 85 mm en el que el nivel de aberracin, y por tanto, de

suavizacin, vara continuamente dentro de ciertos lmites). Resultados parecidos se consiguen

extendiendo vaselina sobre un filtro o cubriendo el objetivo con gasa u otro material parecido.

La suavizacin da lugar a efectos sutiles y hermosos si se utiliza con sensibilidad; en caso

contrario los resultados son inevitablemente tpicos y cursis.

REFLEXIN SELECTIVA

Con relacin a la calidad de la luz reflejada, existen dos tipos adicionales de reflexin:

Acromtica: cuando se reflejan por igual todas las longitudes de onda. Los tres casos tpicos de

superficies reflectoras acromticas son

a. Negras: cuando el porcentaje de reflexin es cero.

b. Grises: el porcentaje de reflexin es del 50% en todas las longitudes de onda

c. Blancas: el porcentaje de reflexin es del 100% en todas las longitudes de onda

Cromtica: No se reflejan por igual todas las longitudes de onda, hay un predominio de unas

sobre otras dando como resultado una radiacin cromtica.

La reflexin siempre es selectiva, Los materiales de color absorben las longitudes de onda de

luz blanca de forma selectiva y solo reflejan las de su propio color, el resto las absorben.

El objeto de la ilustracin, pintado en tres franjas, e iluminado con luz blanca permite observar

dichas tres franjas. Si es iluminado con luz roja veremos cmo roja la franja blanca y negra las

otras dos.

Objetos que permiten el paso de la luz

No todos los materiales son opacos a la luz, el vidrio, el agua, y ciertos plsticos, por ejemplo,

son transparentes mientras que el papel vegetal y el cristal opaco con textura dispersan la luz

transmitida (transmiten la luz pero la dispersan, de manera que no permiten que se vea con

claridad lo que est al otro lado) y por ello se llaman translcidos.

Los objetos transparentes y translcidos dejan pasar la luz, o al menos una fraccin de ella. La

atmsfera es transparente as como otros gases; tambin lo son algunos lquidos, como el agua

y el alcohol, y algunos slidos, como el vidrio y la lucita. En realidad, habra que aclarar que

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estos objetos no son perfectos transmisores de la luz. De toda la luz que entra en un medio

transparente, una parte es absorbida por el medio. Adems, una fraccin de la luz que incide

es reflejada por la superficie del medio, sin entrar en l, aunque ste sea transparente. Por

tanto, la luz que logra atravesar el medio es la que no ha sido ni reflejada, ni absorbida. Esta

combinacin de efectos es la que da lugar a la superposicin de imgenes reflejadas y

transmitidas por un vidrio liso o por una superficie de agua clara, por ejemplo

Ya hemos visto que la luz se propaga con trayectoria rectilnea y velocidad constante en cada

medio pero cuando incide en un objeto que permite el paso de la luz se comporta de muy

diversas maneras, producindose diversos fenmenos de los que, por sus consecuencias

fotogrficas, nos interesan los siguientes: absorcin-transmisin, refraccin, dispersin,

difraccin y polarizacin.

Absorcin y transmisin

Un rayo luminoso que penetra desde el aire en un medio transparente, por ejemplo un cristal,

si tiene una trayectoria perpendicular a la superficie de ste, continuar su trayectoria recta

sin ninguna desviacin. Si el cristal es translcido el rayo luminoso lo atravesar para

dispersarse a continuacin en todas direcciones. Si el cristal es coloreado (un filtro) la

transmisin ser selectiva y solo pasarn a su travs aquellas longitudes de onda que

correspondan con el matiz del cual est coloreado el cristal. La transmisin de la luz, al igual

que la reflexin, siempre es selectiva, Los materiales transparentes y translcidos de color

absorben las longitudes de onda de forma selectiva y solo transmiten las de su propio color, el

resto las absorben. Si un rayo de luz blanca incide sobre un cristal rojo, el cristal absorber

todas las longitudes de onda excepto la roja que ser la nica transmitida.

Si un rayo de luz azul incide sobre el mismo cristal rojo, no habra transmisin de color. Toda la

energa lumnica sera absorbida y transformada en calor. Cuando la luz incide sobre una

superficie negra, mate y opaca, es absorbida prcticamente en su totalidad, transformndose

en calor. Los filtros fotogrficos utilizan esa transmisin selectiva para dejar pasar solo unas

ciertas longitudes de onda y retener las dems. De ello hablaremos con detenimiento ms

adelante.

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Refraccin

Es un fenmeno que ocurre dentro del de la transmisin cuando la luz atraviesa un material

transparente de forma oblicua (si lo atraviesa en direccin perpendicular no hay refraccin).

Cuando los rayos luminosos inciden oblicuamente sobre un medio transparente, o pasan de un

medio a otro de distinta densidad, experimentan un cambio de direccin que est en funcin

del ngulo de incidencia (a mayor ngulo mayor refraccin), de la longitud de onda incidente

(a menor longitud de onda mayor refraccin), y del ndice de refraccin de un medio respecto

al otro.

Este fenmeno tiene importancia capital en fotografa, ya que la luz antes de formar la imagen

fotogrfica ha de cambiar frecuentemente de medio: aire - filtros - vidrios de los objetivos -

soporte de la pelcula.

Ya dijimos que la luz disminuye su velocidad en funcin de la densidad del medio que

atraviesa. En el caso de los vidrios pticos, viene a ser aproximadamente de unos 195.000

Km/seg. Si un rayo de luz incide perpendicularmente sobre la superficie del vidrio, sufre una

disminucin de su velocidad pero no se desva. Por el contrario, si lo hace oblicuamente, la

parte del frente de ondas que llegue primero sufrir un frenazo y continuar avanzando a

inferior velocidad, mientras que el resto del rayo contina todava unos instantes a mayor

velocidad. Esta diferencia de velocidades en la parte frontal del rayo luminoso es la que

produce la desviacin de su trayectoria. Quiz se comprenda mejor si imaginamos un coche

que circulando por autopista penetre en una zona embarrada: si entra de frente, sufrir una

disminucin de su velocidad pero la trayectoria continuar siendo recta. Ahora bien, si penetra

oblicuamente, una rueda se ver frenada antes que la otra con el consiguiente cambio de

trayectoria. La refraccin sigue tambin un par de leyes, casi tan sencillas como las de la

reflexin, La primera de ellas nos dice que el rayo incidente y el refractado estn sobre el

mismo plano. En la segunda interviene un parmetro que caracteriza al medio: el ndice de

refraccin, n.

Cuando un rayo de luz pasa de un medio a otro con diferente ndice de refraccin, se desva. La

desviacin es mayor cuanto mayor es el ndice de refraccin del segundo medio. Si el ndice de

refraccin del segundo medio es mayor que el del primero, el rayo se quiebra, una cuchara

parcialmente sumergida en agua parece quebrada, la imagen sumergida parece alejarse de la

superficie. Cuando disminuye el ndice de refraccin, sucede lo contrario: el rayo se acerca a la

superficie.

Se llama ndice de refraccin de un medio a la relacin entre la velocidad de la luz en el vaco y

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la que tiene en un medio concreto, por ejemplo en el aire o en el agua. Se expresa de la

siguiente forma: n = c/v donde "n" es el ndice de refraccin de un medio especfico, "c" es la

velocidad de la luz en el vaco y "v" es la velocidad de la luz en el medio concreto.

El ndice de refraccin de un medio se determina usando como referencia el del vaco, al que

se le asigna el valor n=l. As, el ndice del aire es un poco mayor que 1, el del agua es 1.33, y el

del vidrio es an mayor. Los vidrios pticos utilizados en la fabricacin de objetivos

cinematogrficos alcanzan un valor ms elevado. En general, el ndice de refraccin de los

materiales es mayor que 1.

Cuando la luz atraviesa un vidrio de caras paralelas, los rayos se desplazan ligeramente, por la

refraccin que sufren al entrar en el vidrio y al salir de l; pero salen paralelos a la direccin

original. Por ello las imgenes vistas a travs de una ventana no se distorsionan. Cuando, en

cambio, la luz atraviesa una lente, cuyas caras no son paralelas, cada uno de los rayos es

desviado de manera diferente: las lentes convexas los concentran, las cncavas los dispersan.

Por ello las imgenes vistas a travs de las lentes no reproducen fielmente a los objetos en

tamao y en forma. En esta til propiedad se basan los diseos pticos de todos los objetivos

fotogrficos como veremos ms adelante.

Dispersin

Como acabamos de ver, uno de los factores que afectaban a la refraccin, era la longitud de

onda de la luz incidente. Como la luz blanca es un conjunto de diversas longitudes de onda, si

un rayo cambia oblicuamente de medio, cada una de las radiaciones se refractar de forma

desigual, producindose una separacin de las mismas, desvindose menos las de onda larga

como el rojo y ms las cercanas al violeta. En la prctica la dispersin determina el color del

cielo y por tanto la iluminacin natural, as como las aberraciones cromticas y el diseo de los

objetivos que veremos ms adelante.

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La luz blanca est compuesta de ondas de diversas frecuencias. Cuando un rayo de luz blanca

pasa a travs de un prisma de vidrio, se descompone en sus colores simples, es decir, se

dispersa de acuerdo a la longitud de onda. Un prisma produce mayor difraccin porque, al no

ser sus caras paralelas, los rayos refractados han de recorrer un camino an mayor que

provoca, al salir el rayo, una refraccin ms exagerada. El haz de luz disperso forma una

imagen a la manera de una franja de colores que recibe el nombre de espectro visible. La

dispersin de la luz se debe a que en un determinado medio (vidrio por ejemplo) no todas las

radiaciones luminosas se propagan con la misma velocidad, y esto depende de la longitud de

onda de dichas radiaciones, as las radiaciones de menor longitud de onda son las mas

desviadas que las de menor longitud de onda. distinguindose perfecta y sucesivamente los

colores rojo, naranja, amarillo, verde, azul, ail y violeta.

El color del cielo se debe al fenmeno de la dispersin de la luz solar por la atmsfera. El nico

medio perfectamente transparente es el vaco, la atmsfera es un gas y siempre que un haz de

luz atraviesa un gas, las molculas del gas desvan una parte de esa luz en todas direcciones. Si

el gas no es denso, la mayor parte de los rayos de luz lo atravesarn sin desviarse, pero

algunos de ellos chocarn con las partculas de gas y rebotarn en todas las direcciones

posibles. Conforme aumenta la densidad del gas, se hace ms notable el efecto de la

dispersin. Tambin los lquidos y los slidos transparentes dispersan una fraccin de la luz

que los atraviesa, sobre todo cuando contienen impurezas. Cuando la dispersin es alta, se

habla ya no de materiales transparentes, sino traslcidos: aquellos que transmiten la luz de

manera difusa.

El efecto de dispersin por la atmsfera es ms notable en la luz violeta y azul que en el resto

del espectro. Por ello, aunque la luz solar es blanca, el sol aparece amarillento cuando lo

miramos de frente (porque ha perdido una parte de su componente azul); en cambio la luz

dispersada por la atmsfera, que ilumina el cielo, es esencialmente azul. Al acercarse el sol al

horizonte, la luz que nos llega tiene que atravesar una capa ms gruesa de atmsfera, por lo

que la dispersin aumenta; la mayor parte de la luz violeta, azul y verde es desviada, de

manera que slo nos llegan los colores comprendidos entre el amarillo y el rojo. A esto se debe

el color de los ocasos.

La dispersin producida por partculas ms grandes es ms irregular y afecta a todos los

colores por igual. Por eso, cuando hay vapor de agua o partculas de polvo en la atmsfera, el

cielo pierde su color azul y adquiere una apariencia blanquecina y difusa. Como estos

ingredientes adicionales de la atmsfera, adems de dispersar absorben una mayor fraccin de

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la luz, el cielo se oscurece; se ve gris.

El arco iris es una consecuencia de la dispersin: cuando la luz del sol atraviesa las gotas de

lluvia, esa luz es reflejada y refractada en el interior de cada gota produciendo un efecto

similar al del prisma. El color rojo es el que menos se refracta y se encuentra por ello en la

parte exterior del arco.

Difraccin

Es la desviacin de los rayos luminosos cuando inciden sobre el borde de un objeto opaco. El

fenmeno es ms intenso cuando el borde es afilado. Aunque la luz se propague en lnea recta,

no hay que olvidar que tiene naturaleza ondulatoria y, al chocar con un borde afilado, se

produce un segundo tren de ondas circular. Esto da lugar a una zona de penumbra que

destruye la nitidez entre las zonas de luz y sombra. Este fenmeno ocurre, como veremos ms

delante, al incidir la luz sobre los afilados bordes del diafragma de los objetivos.

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Polarizacin

La luz se propaga a partir de la fuente emisora en todas las direcciones posibles y en forma de

ondas perpendiculares a la direccin del desplazamiento. La orientacin de las crestas

determina el ngulo de polarizacin. Podemos

hablar por tanto de componentes verticales y horizontales de la luz y en este sentido el efecto

de un filtro de polarizacin se basa en su propiedad de ser transmisor solo de determinadas

direcciones de oscilacin y de absorber las otras direcciones de oscilacin de la luz.

La luz polarizada vibra en un solo plano. Las ondas luminosas no suelen estar polarizadas, de

forma que la vibracin electromagntica se produce en todos los planos; la luz polarizada, por

el contrario, sigue una pauta de vibracin regular y sencilla, lo que ha encontrado varias

aplicaciones en ptica y fotografa.

La luz (o parte de ella) se polariza de varias formas: cuando se refleja segn cierto ngulo en

superficies brillantes y pulidas no metlicas, como vidrio, agua o madera barnizada; cuando es

dispersada por las diminutas partculas de gas y polvo de la atmsfera; y cuando atraviesa

ciertos tipos de cristales traslcidos. Los filtros polarizadores, que estn formados por

diminutos cristales con esta propiedad montados entre dos vidrios pticos, encuentran varias

aplicaciones en fotografa, de las que las ms conocidas son el oscurecimiento del cielo azul, y

la eliminacin de reflejos de superficies no metlicas. Al eliminar los reflejos, lo que en realidad

hace el filtro es cortar el paso a unos rayos luminosos que ya haban sido polarizados y darlo a

los que no lo haban sido. El filtro tiene un plano de polarizacin especfico y basta girarlo para

controlar la proporcin de luz a la que se da paso; las variaciones posibles crecen si se

combinan dos filtros, que interrumpirn por completo el paso de la luz cuando sus planos de

polarizacin sean perpendiculares.