Definición de luz

Descubrir cual es la verdadera naturaleza de la luz ha sido una de los grandes enigmas de la ciencia a lo largo de toda la historia. Grandes genios como Newton, Einstein o Aristóteles han tratado de darle respuesta, y todavía a día de hoy se están revisando e investigando teorías en física que puedan darnos una respuesta completa a qué es la luz.

que es la uz

Concepto de luz

¿Alguna vez te has preguntado qué tipo de onda es la luz? Bien, la definición de luz es el tipo de radiación electromagnética que puede ser vista a través del ojo humano. Y ahora te preguntarás… ¿Y qué es la radiación electromagnética?

Una onda es todo aquel fenómeno en la naturaleza que presenta un comportamiento oscilatorio, como por ejemplo, las olas del mar. Fíjate en una bolla flotando sobre el agua la próxima vez que vayas a la playa: sube y baja periódicamente al son de las olas, pero no se mueve de su sitio.

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Una onda electromagnética funciona de la misma manera, tan solo que en este caso lo que oscila es un campo electromagnético. Como su nombre indica, este tipo de ondas son una combinación de un campo eléctrico y uno magnético oscilante, los cuales transportan energía, pero no materia.

Tipos de luz: El espectro electromagnético

Como hemos visto, llamamos luz visible al tipo de ondas electromagnéticas que nuestro ojo de simio permite percibir. Pero hay muchos tipos de luz que no podemos ver, y a decir verdad, estos son la gran mayoría.

como se propaga la luz

La frecuencia de una onda nos dice lo rápido que ésta vibra. A mi me gusta entender la naturaleza de la luz a través de otro tipo de ondas que nos resultan más familiares, como por ejemplo el sonido. Un sonido muy agudo tiene una frecuencia muy alta, ya que vibra a gran velocidad; mientras que un sonido grave vibra mucho más lento.

El equivalente a las notas musicales, los graves y los agudos de las ondas de la luz, son los colores.

Los colores no son más que un campo electromagnético vibrando a diferentes frecuencias. La luz más “grave” (menor frecuencia) que nuestro ojo nos permite ver es el rojo, mientras que el más “agudo” (mayor frecuencia) es el violeta. Pero por encima y por debajo de estos dos colores encontramos miles de tipos de luz.

Igual que en una escala musical, al rango de frecuencias a las que puede vibrar la luz en la naturaleza le llamamos espectro electromagnético. Nos sirve para hacernos una idea de lo pequeña que es la ventana de la luz visible en comparación a todos los tipos existentes.

q es la luz

Aunque no podamos verlos, hemos aprovechado estos tipos de luz de lo lindo. Por encima del violeta y a más altas frecuencias, encontramos los ultravioleta, y los rayos X y los gamma, los cuales cuentan con innumerables aplicaciones, por ejemplo, en diagnosis y medicina.

Por la parte inferior encontramos frecuencias que hemos aprovechado para usos tan importantes y cotidianos como las ondas de radio, las microondas o los infrarrojos. Como puedes ver, los usos, a pesar de ser imperceptibles para el ojo humano, son casi ilimitados.

Imagina que pudiésemos ver el espectro electromagnético completo: ondas de radio, móvil, microondas o rayos X adquirirían nuevos colores nunca vistos. ¡¿Que locura, no?!

¿Cómo se propaga la luz?

teorias de la luz

¿Alguna vez te has preguntado como viaja la luz? Seguro que hay algo que tienes claro desde pequeño: La luz viaja en línea recta. Si nos fijamos en nuestra sombra, esta siempre será la proyección de nuestro cuerpo interponiéndose en el camino recto entre el sol y el suelo.

Una de las características de la luz más importantes y curiosas es su velocidad. Algo que parece tan sencillo ha dado pie a revoluciones científicas tan importantes como la relatividad de Einstein. La luz es capaz de propagarse por el vacío, como por ejemplo en el espacio exterior, a una velocidad constante. Llamamos C a esta velocidad, y es exactamente de 299 792 458 m/s. Quédate con este número, es lo más rápido que puede ir algo en el universo.

refraccion y reflexion

Dependiendo del medio por el que se propague, la luz es capaz de viajar a velocidades más rápidas y más lentas. Siendo el vacío su medio más veloz, va un 0,03% más lenta en el aire, mientras que en el agua lo hace a 225 000 000 m/s. Estas diferencias de velocidades son las causantes de los fenómenos de la luz conocidos como refracción y reflexión.

Dependiendo del medio por el que se propague, la luz es capaz de viajar a velocidades más rápidas y más lentas. Siendo el vacío su medio más veloz, va un 0,03% más lenta en el aire, mientras que en el agua lo hace a 225 000 000 m/s. Estas diferencias de velocidades son las causantes de los fenómenos de la luz conocidos como refracción.

Si quieres aprender más a fondo cómo se propaga la luz (muy interesante), visita nuestro artículo sobre cómo viaja la luz.

Refracción y reflexión de la luz

La refracción y la reflexión de la luz son los dos fenómenos más conocidos de la luz. Gracias a entenderlos y aplicarlos, hemos conseguido grandes tecnologías que nos hacen la vida más fácil. La óptica es la ciencia encargada de estudiar estos fenómenos, y algunos de sus mejores inventos son los microscopios, los telescopios, las lentes o incluso la fibra óptica, gracias a la cual puedes estar leyendo esto.

La reflexión es, quizás, el fenómeno más fácil de comprender. Cuando hablamos de reflexión entendemos al cambio de dirección de un rayo de luz al impactar sobre una superfície. En este caso, la luz se comporta como un rayo compuesto de pequeñas bolas compactas, como si fuesen bolas de billar. Cuando nosotros tiramos una bola contra una de las paredes de la mesa, rebota con un cierto ángulo.

Bien, pues la luz se comporta de la misma manera cuando se refleja. Podemos distinguir entre reflexión especular o difusa dependiendo del tipo de superficie. Si quieres saber más, puedes visitar nuestro artículo sobre reflexión de la luz.

refraccion y reflexion de la luz

Por otra parte, la refracción puede ser algo menos intuitiva. Es la encargada de que al meter un lápiz dentro de un vaso de agua, se vea doblado. ¿Lo has probado alguna vez?

En resumidas cuentas, la refracción se basa en el principio de Fermat. Éste dice que la luz siempre seguirá un trayecto tal que necesite el menor tiempo posible para recorrerlo. Como la velocidad de la luz depende del medio, el rayo intenta viajar el mayor tramo posible por el medio rápido (el aire) y el menor en el lento (agua). Por eso, en la superficie de contacto, el rayo de luz cambia de dirección.

Si quieres profundizar más sobre qué tienen en común los vigilantes de la playa y la refracción, visita nuestro artículo sobre la refracción de la luz.

Teorías de la luz. El Barça-Madrid de la ciencia.

A lo largo de más de 2000 años de historia, explicar la naturaleza de la luz ha sido una de las grandes preguntas de la ciencia. Hasta hace poco, las grandes teorías científicas de la luz podían dividirse en dos bandos: los que pensaban que la luz era una partícula, y los que creían que esta era una onda.

Teoría corpuscular de la luz

teoria corpuscular de la luz

Entender la luz como pequeñas bolas de billar formando rayos ha sido una de las corrientes más importantes de la ciencia. Einstein, Aristóteles, Descartes o Newton han jugado en este bando.

A estas pequeñas partículas se les conoce como fotones, y son minúsculos cuerpos sin carga ni masa. Podemos explicar muchas de las interacciones y propiedades de la luz si la entendemos de esta manera, como por ejemplo su intercambio de energía en candidades discretas o cuantos, el efecto fotoeléctrico o el efecto Compton

Teoría ondulatoria de la luz

doble rendija

Por otra parte, muchos otros fenómenos de la luz pueden explicarse excelentemente si entendemos a esta como una onda electromagnética. Experimentos como el de la doble rendija reflejan que se comporta como una onda claramente.

El principio de superposición de ondas, la refracción o la polarización son fenómenos muy sencillos de comprender si la luz fuese una onda y no una partícula, por lo que el partido está servido: ¿La luz es una onda, o es una partícula? ¿Es materia, o no es más que una vibración de un campo electromagnético?

Pero entonces, ¿onda o partícula?

Pues a decir verdad, es ambas cosas. La luz se comporta como una partícula y como una onda a la vez: es el fenómeno conocido como dualidad onda partícula o dualidad onda corpúsculo.

Puede resultar contradictorio, pero mira este ejemplo. Depende desde donde miremos un cilindro, podemos ver formas tan distintas como un rectángulo o un círculo. Puede que con la luz estemos ante algo parecido.

Igual que el cilindro no es ni un círculo ni un rectángulo, puede que la luz sea algo mucho más complicado que una onda o una partícula. Puede que el problema sea intentar entender un fenómeno tan complejo a través de objetos clásicos que ya conocemos.

En realidad, muchas de las interacciones cuánticas que puede llegar a hacer un fotón no pueden explicarse a través de ninguna de las dos teorías. Por ello, teorías más modernas dentro de la física cuántica intentan dar respuesta a la verdadera naturaleza de la luz, como por ejemplo la ecuación de onda de Schrödinger (efectivamente, el tío del gato).

Si quieres profundizar un poco más sobre la aproximación histórica a la gran pregunta de qué es la luz, te recomiendo que veas el siguiente vídeo:

Y a tí, ¿Qué teoría de la luz te es más fácil de comprender? Déjanos un comentario abajo!