La Luz y el Sonido: Ondas Electromagnéticas y Sonoras
Introducción
En este documento, exploraremos las características y propiedades de la luz y el sonido, dos fenómenos físicos fundamentales que nos permiten percibir el mundo que nos rodea.
La Luz
Naturaleza Ondulatoria y Corpuscular
La luz se puede estudiar desde dos perspectivas: como una onda electromagnética (modelo ondulatorio) o como un flujo de partículas llamadas fotones (modelo corpuscular). La teoría ondulatoria explica fenómenos como la difracción y la interferencia, mientras que la teoría corpuscular explica el efecto fotoeléctrico.
Tipos de Visión
La visión humana se adapta a diferentes niveles de iluminación:
- Fotopica: Mucha luz (555/550nm)
- Mesotopica: Luz media
- Escotopica: Poca luz (510/500nm), visión nocturna
Radiación Electromagnética
La amplitud de la radiación electromagnética determina el brillo o la intensidad de la luz.
Velocidad de Propagación
La velocidad de la luz en el vacío es constante (300.000 km/s). En otros medios, la velocidad disminuye. La frecuencia de la luz permanece constante al pasar de un medio a otro, mientras que la longitud de onda varía.
Sensibilidad de los Fotocaptores
Los pigmentos del cristalino tienen un límite inferior de sensibilidad en la luz ultravioleta (radiaciones inferiores a 380nm). La frontera superior está limitada por la transmisión de las moléculas de agua del cristalino y el humor acuoso (1200nm), aunque los pigmentos retinianos no son sensibles a longitudes de onda mayores a 765nm.
Sensibilidad de las Emulsiones Fotográficas
Las emulsiones fotográficas tienen diferentes sensibilidades a las longitudes de onda:
- Sensibles al azul (500nm): Emulsiones comunes.
- Ortocromáticas (no sensibles al rojo): 590nm.
- Pancromáticas: 680nm.
- Materiales infrarrojos (900nm): Sensibilidad a la radiación infrarroja.
- Infrarrojos de emulsión lenta con sensibilidad especial: 1150nm.
Fotografía con Luz Ultravioleta
El vapor de agua absorbe radiaciones menores a 190nm. La gelatina de las emulsiones absorbe radiaciones menores a 210nm. El límite de transmisión de la óptica de cristal está en 350nm. Para capturar longitudes de onda ultravioleta, se requiere óptica de cristal de cuarzo, emulsiones con menor cantidad de gelatina y eliminación del vapor de agua del sistema.
Emisión de la Luz
Fuentes Primarias
Las fuentes primarias emiten luz propia. La emisión de radiación luminosa se produce por cambios en la velocidad y dirección de partículas cargadas (iones, electrones) debido a procesos de combustión, descarga, fluorescencia e incandescencia.
Fuentes Secundarias
Las fuentes secundarias emiten la luz que reciben de una fuente primaria, modificada en mayor o menor medida. La energía luminosa depende de la que les llega y de su absorción o reflexión.
Comportamiento del Fenómeno Luminoso
La luz puede ser absorbida, reflejada o transmitida. La suma de estos tres comportamientos es siempre igual al 100% (RAT = R + A + T = 100%).
Reflexión
La reflexión es un fenómeno que ocurre cuando la luz choca contra una superficie. Existen diferentes tipos de reflexión:
- Reflexión especular: Se produce cuando la luz incide sobre una superficie perfectamente pulimentada. La luz cambia de dirección siguiendo las leyes de Snell (espejos).
- Reflexión semiespecular: Se produce cuando la luz incide sobre una superficie lisa mate. La luz se refleja en ángulos ligeramente diferentes, pero en la misma dirección general, dando lugar a una reflexión intermedia que comprende un porcentaje variable de reflexión especular y difusa.
- Reflexión difusa: Se produce cuando la luz incide sobre una superficie rugosa. La luz se refleja en todas direcciones debido a la infinidad de pequeñas superficies pulimentadas con diferentes inclinaciones.
Color de la Superficie
La reflexión puede ser acromática o cromática:
- Reflexión acromática: Se produce cuando la superficie refleja por igual todas las longitudes de onda del espectro. La superficie se percibe negra si el porcentaje de reflexión es mínimo, gris si es medio y blanca si es máximo.
- Reflexión cromática: Se produce cuando la reflexión afecta directamente a las diferentes longitudes de onda del espectro. La superficie se percibe coloreada.
El Sonido
Naturaleza Ondulatoria
El sonido es una onda longitudinal que se propaga a través de un medio elástico y flexible. Las ondas sonoras producen compresiones y expansiones en el medio al moverse.
Características del Sonido
- Intensidad: Amplitud de la onda. Se mide en decibelios (dB).
- Frecuencia: Número de veces que vibra la onda por segundo (ciclos/s). Se mide en Hertz (Hz).
- Timbre: Característica del sonido que permite identificarlo gracias a los armónicos (ondas de frecuencia múltiplo de la fundamental).
Condiciones de la Onda Sonora
Las características del aire (humedad, viento) afectan a la propagación del sonido. Una humedad del 20%-60% es ideal para una buena propagación del sonido.
Diapasón
El diapasón es un instrumento que genera tonos puros, sin armónicos. Dos sonidos con la misma frecuencia producidos por dos instrumentos diferentes se percibirán distintos debido al número y características de los armónicos que acompañan a la onda fundamental.
Rango de Frecuencia Audible
: 20hz-20000hz. Por debajo infrasonidos y x encima ultra.LUZ: se puede estudiar desde el punto de vista de onda (ondulatorio) o energía (corpúsculo). Tipos de visión según la regulación de la luz: 1.fotopica: mucha luz (555/550nm) 2.mesotopica:luz media 3.escotopica:poca luz(510/500nm)noche az dia am
Radiación electromagnética: la amp. d la rad electromag determina indirec el brillo o la inten d la luz. Velocidad de propagación: siguiendo 1 trayec rectilínea, la vel d las ond elec es constant en cada medio específico. La vel d la luz en el vacío es de 300000km/s. En cine es lig inferior. Al pasar de un medio a otro la única carac q permanece constante es la frec, la vel varia de forma diferente para cada long de onda. Los colores purpuras o mag no existen en el espectro x las radiaciones rojo y azul, q al mezclarse prod sensaciones de mag. Sensibilidad de los fotocapts: pigm del cristalino tienen el límite inferior de sensibilidad dentro d la luz ultravioleta, las rad inferiores a 380nm. Absorbidas x cristalino y cornea. La frontera sup está impuesta x limite de transmisión d las moléculas de agua del cristalino y el humo acuoso en 1200nm, aunq los pigmentos retinianos no son sensibles a long de onda >765nm. Sensibilidad de las emulsiones fotográficas: sens al azul (500nm), ortocromáticos (no sensibles al rojo) 590, materiales pantrocromaticos (680nm), mat infra (900), infra d emulsion lenta con sensibilidad especial (1150). Fotografía con luz ultra: vap de agua abs las rad
Emisión de la luz: energía luminosa q impresiona nuestra retina puede proceder de 2 fuentes: primarias:emiten luz x si mismas.las q emiten rad luminosas x cambios en la vel y dirección de partículas cargadas, como iones, electrones, x consecuencia de procesos de combustión, descarga, fluorescencia e incandesce. Secundarias: las q emiten la luz q reciben de una fuente primaria +o-modificada. La energía lum depende d la q les llega y la absorción o reflexión q tengan. Comportamiento del fenómeno luminoso: RAT =r+a+t=100% absorber, reflejar y transmitir. Un cuerpo negro teorico absorbe todo y no transmite nada. En los obj las lentes absorben, reflejan y transmiten una parte. De esto depende la calidad.
Reflectancia= lúmenes (lm) reflejados/lúmenes incidentes. Absortancia=lm absorbidos/incidentes. Transmisión=lm transmitidos/incidentes. Densidad= log opacidad. Opacidad: 1/transmitancia=lmi/lmt
Características o comportamientos: reflexión: se produce siempre, si no no percibiríamos las cosas. fenómeno cuando la luz choca contra una sup. Varios tipos según la sup. Especular: prod al incidir la luz sobre una sup perfectamente pulimentada. La luz cambia de dirección siguiendo una trayectoria det leyes d snell (espejos). Leyes de Snell: 1. El rayo incidente, la normal y el rayo reflejado están en el mismo plano. 2. El ángulo de incidencia, y el ángulo de reflexión es igual.
Semiespecular: cuando luz incidente llega a una sup lisa mate es reflejada en angulos ligeramente dif pero en la misma dirección gral, danto lugar a una ref intermedia q comprende un porcentaje variable de refle especular y otro difuso.
Difusa: cualquier su rogosa, formada x infinidad de sup pulimentadas con dif inclinación. La luz q llega con una sola direc será reflejada x cada una de estas pequeñas sup, siguiendo las leyes de Snell, en dirección dif. Por lo q el obj ilu partira la luz de una forma difusa en todas direcciones.
Según color de la superficie: acromáticas o cromáticas: si se ref x igual todas las long de onda del espectro se denomina reflexión acromatica. Apareciendo negra la sup si el porcentaje d reflexión es minina, gris media y blanca max. X lo contrario, si réflex afecta directamente a las distintas long d onda del espectro se obtiene una ref cromática y la sup se percibe coloreada.