¿Qué onda con la luz?

Uno de los conceptos más fundamentales de la física es el espectro electromagnético, este espectro abarca todos los rangos de radiación electromagnética que existen. Esto de radiación puede sonar -peligroso-, pero no lo es, al menos no en todos los escenarios. La radiación se puede definir como la emisión de energía o partículas desde un cuerpo y a través del espacio, y para causar daño, por ejemplo, a nosotros los seres humanos, las ondas requieren de energías altísimas para hacerlo, y la energía se puede determinar con fórmulas que la relacionan con la frecuencia, o bien, con la longitud de onda. A veces escuchar términos relacionados a este espectro pueden generar un temor en las personas, pero como puede entender, no siempre el miedo es la respuesta, y para demostrarlo basta con considerar la región del espectro que nos es más familiar: la luz visible.

La luz es un símbolo de esperanza, de claridad y en general de aspectos positivos de la sociedad, y también es un concepto físico muy interesante, tanto, que tiene su propia área de estudio, la óptica. Muchos fenómenos que se pueden apreciar en todo el espectro electromagnético, fueron primeramente observados en la luz y las primeras observaciones, como muchas otras, datan de la época antigua.

Uno de los principales debates respecto a la luz, giraba entorno a su naturaleza, algunos afirmaban que la luz se componía de pequeñas partículas y otros estaban seguros de que la luz eran ondas, este debate termino en 1905 cuando, intentando explicar el efecto fotoeléctrico, Einstein planteó que la luz viajaba en “paquetes” (naturaleza de partícula) denominados fotones, dentro de los cuales la energía adquirida dependía de una frecuencia (naturaleza de onda), algo que se justificó gracias al descubrimiento de Max Planck de la cuantización de la energía, 5 años antes.

La interacción que tenemos con la luz visible, es mediada por nuestros ojos y como consecuencia tenemos el sentido de la vista. La frecuencia en los fotones de la luz visible ronda en los cientos de tera Hertz (un uno con catorce ceros a la derecha) y su longitud oscila entre los 400 y los 750 nanómetros (un nanómetro es una cienmillonésima parte de un metro) aproximadamente.

Quizá el fenómeno que solemos experimentar de la luz de forma más habitual es la refracción y lo hacemos de dos formas distintas. El primero implica que la dirección en la que viaja la luz es modificada o desviada hacia otro ángulo debido a su interacción con un medio diferente, algo así como si “chocara” la luz contra un objeto y se desviara. Este fenómeno se puede observar cuando colocas una cuchara dentro de un vaso y parece que se ha doblado un poco. Si quieren probar este fenómeno, intenten el experimento que se ve aquí debajo.

El segundo fenómeno es la dispersión de la luz, mundialmente reconocida gracias al disco “The Dark Side of the Moon” de Pink Floyd y fue observado por primera vez por Sir Isaac Newton. La dispersión de la luz consiste en separar la luz blanca en los diferentes colores que la componen, al hacerla pasar por un prisma, esos colores, como se puede ver en el álbum de la banda británica, son los colores del arcoíris. Como puedes imaginarlo ya, la luz blanca comprende todo el espectro de luz visible, pero cuando llega a un prisma, el espectro se separa en todas sus componentes. Este fenómeno es la refracción de la luz blanca y ocurre debido a que al interactuar con un sólido las distintas longitudes de onda de los colores del espectro, se comportan de forma diferente y refractan de manera diferente; la razón de esto es que en un medio distinto del vacío (la nada), la velocidad de la luz depende de la longitud de onda y a su vez, los índices de refracción de un material se pueden determinar a partir de la velocidad de la luz, de modo que una vez cambiando el medio, cada color viaja a con diferente velocidad y con ello también lo hace con diferente dirección.

La luz es un aspecto esencial para nuestra existencia y lleva ocultos muchos secretos que podemos descubrir si observamos las cosas con un poco más de atención. Nunca hay que perder el sentido de curiosidad y al contario hay que alimentarlo porque las cosas más simples nos pueden revelar secretos asombrosos. Para concluir, la próxima vez que escuches hablar de ondas electromagnéticas recuerda que la luz forma parte de ellas.

Esta es la primera parte de una serie de publicaciones relacionadas con el espectro electromagnético, si es de su agrado compartan.

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