REFLEXION ESPECULAR Y DIFUSA

Reflexión especular – si la superficie de un material es microscópicamente lisa y plana, como en el caso del vidrio float, los haces de luz incidentes y reflejados crean el mismo ángulo con una normal a la superficie de reflexión produciendo una reflexión especular.

Reflexión difusa – si la superficie de un material es ‘rugosa’, y no microscópicamente lisa, se producirán reflexiones difusas. Cada rayo de luz que cae en una partícula de la superficie obedecerá la ley básica de la reflexión, pero como las partículas están orientadas de manera aleatoria, las reflexiones se distribuirán de manera aleatoria. Una superficie perfecta de reflexión difusa en la práctica reflejaría la luz igualmente en todas direcciones, logrando una terminación mate perfecta.
Las superficies de vidrio con dibujo o delicadamente grabadas producen significativas reflexiones difusas.

ILUMINACION

Bastó con que el hombre prehistórico descubriera el fuego, para que comprendiera que no sólo le serviría para lograr calor y cocer alimentos, sino que lograba mediante las llamas iluminar sus cavernas en las noches.

La luz solar se aprovecha durante el día.La llama fue el primer medio de iluminación utilizado por el hombre desde muchos miles de años anteriores a Cristo. Unos 500.000 años antes de Cristo aprendieron a encender la llama para aclarar las tinieblas.

Se han encontrado vestigios de fogones y hogares, en los que probablemente se usaba madera, carbón de leña y grasas animales como combustibles.Se estima que hace unos 50.000 años apareció el primer candil propiamente dicho, alimentado con aceite o grasa, la que era extraída de un animal, y en la concavidad de su mismo cráneo se la colocaba, juntamente con una mecha de trenza de pelos. posteriormente se hicieron unas especies de cubetas de piedra para utilizarse como candiles.

Unos 2.500 años anteriores a la era cristiana, en la zona de Mesopotamia, se utilizaban valvas de moluscos marinos como lámparas, o las reproducían en oro o alabastro. Algunos siglos después comenzaron a utilizarse los tizones, los que en Egipto y Creta, fueron perfeccionándose, poniendo estopa o paja envuelta alrededor del trozo de madera, empapadas en cera de abejas y resina, a veces perfumada.

Entre los Siglos XIII y XIV a. C., se inventó en Egipto la vela, según frescos de la época. En el siglo X a.C. en Fenicia y Cartago aparecen las lámparas de aceite realizadas en cerámica, que los mercaderes expandieron por todo el Mediterráneo, rápidamente.
En la antigua Grecia se utilizaron candiles llamados lúchnoi, construidos con diversos materiales: cerámica, metal, etc, y con una forma similar a la lámpara de Aladino.
Los romanos utilizaron tres formas de iluminación: las velas, las teas que eran usadas especialmente en las bodas y los funerales, y las lámparas de aceite, que eran colgadas mediante una cadena al techo, y que se iban realizando con decoraciones , labrados y ornamentos, en metal, y las más luminosas constaban de varias piqueras, de cada una de las cuales salía un pabilo.

En la Edad Media, además de estas formas de iluminación, aparecieron las linternas con pabilos internos. Para la iluminación de lugares grandes se usaban los hacheros y los candelabros de hierro forjado, decorados con gran artesanía. También se perfeccionaron las velas, que encendida producía menos humo.
En el año 1795, en Inglaterra, Guillermo Murdock construyó una instalación de luz a gas de hulla para iluminar una fábrica. Desde ese momento comenzaron a difundirse las primeras lámparas de gas.

En los Estados Unidos de América, en el año 1859 aparecen las primeras lámparas de querosén, derivado del petróleo por destilación.
Pero en el Siglo XIX, se comienzan a realizar experimentos de iluminación eléctrica.Los primeros experimentos fueron realizados por el químico británico sir Humphry Davy, quien fabricó arcos eléctricos y provocó la incandescencia de un fino hilo de platino en el aire al hacer pasar una corriente a través de él.

En 1844, el francés Foucault -basado en los descubrimientos de Davy- fabricó una lámpara de arco, que producía luz por descarga eléctrica entre dos electrodos de carbón, sistema que se utilizó para el alumbrado de las calles.

A la vez en la misma época se avanzó en la invención y el uso de redecillas o camisas de un tejido especial sobre la base de amianto, para lograr luz blanca incandescente en las lámparas de gas.
El 27 de octubre de 1879, el inventor estadounidense Thomas Alva Edison logró su lámpara de filamento de carbono, que permaneció encendida en Nueva York durante dos días. Es el inicio de la era de la iluminación eléctrica. En 1878 fundó la Edison Electric Light Company.

En 1882, Thomas Alva Edison instaló la primera Central Eléctrica en Pearl Street, la primera calle que fue iluminada artificialmente. El éxito obtenido lleva a Edison a crear otras centrales. Al poco tiempo otras ciudades del país se iban sumando a la iluminación artificial de sus calles.
En 1892, la Edison Electric Light Company se unió con otras empresas y crearon la General Electric Company, que tuvo el monopolio de la industria de la luz.

En 1906, los estadounidenses Just y Haran construyeron una lámpara eléctrica en que se reemplazaba el carbono por tungsteno. Al año siguiente, en 1907 los filamentos de carbono fueron sustituidos por filamentos de volframio, y en 1913 se desarrollaron las lámparas incandescentes rellenas de gas.
Se llegó así a la bombilla eléctrica perfeccionada técnicamente, que en la actualidad tiene una duración de unas 2000 horas.

Asi concluimos que La iluminación es la acción o efecto de iluminar. En la técnica se refiere al conjunto de dispositivos que se instalan para producir ciertos efectos luminosos, tanto prácticos como decorativos. Con la iluminación se pretende, en primer lugar conseguir un nivel de iluminación, o iluminancia, adecuado al uso que se quiere dar al espacio iluminado, nivel que dependerá de la tarea que los usuarios hayan de realizar.

INTENSIDAD LUMINOSA

La intensidad luminosa se define como la cantidad de flujo luminoso que emite una fuente por unidad de ángulo sólido. Su unidad de medida en el Sistema Internacional de Unidades es la candela (cd), que es una unidad fundamental del sistema.

Para poder definir más claramente la intensidad luminosa vamos a especificar una fuente patrón o manantial patrón. Un manantial patrón es cualquier cuerpo que radia energía, ahora bien, no toda la energía que radia es considerada energía luminosa (aquella que percibimos con el sentido de la vista) sino que parte de esa energía se transforma en calor y radiaciones no visibles, así que parte de esa energía emitida por un manantial no es energía visible. Las radiaciones luminosas provienen pues del calentamiento de un determinado material a consecuencia del cual radia energía.

Este manantial patrón es un tubo cilíndrico de material refractario (Torio), de punto de fusión muy elevado, rodeado de platino puro. El tubo se ensancha en su extremo formando un ángulo sólido de un estereorradián.

Cuando este radiador total está calentado a la temperatura de 2045ºK emite una determinada cantidad de energía radiante, 1m²/600000 de esta energía es nuestra medida de referencia y es lo que llamamos candela (cd).

La intensidad luminosa (I), característica fundamental de la fuente de radiación, viene dada por el flujo luminoso F emitido por unidad de ángulo sólido W en una dirección especificada o, lo que es lo mismo, la potencia luminosa propia de la fuente que se expresa en vatios.

Como el flujo luminoso se mide en lúmenes, la unidad de intensidad luminosa será el lumen por estereorradián, dicha unidad se llama candela (cd).

Sin embargo, no resulta fácil medir la potencia que corresponde exclusivamente a la región visible, ya que la mayoría de las fuentes emiten en una zona más amplia del espectro electromagnético.

Para medir la intensidad de una fuente, es necesario definir una unidad que debe ser constante e invariable en relación a una superficie determinada.
El Sistema Internacional de Unidades (SI) incorporó a la CANDELA como unidad de medida de intensidad luminosa de una fuente.

La candela (cd) se define como la intensidad luminosa en una determinada dirección, de una fuente emisora de radiación monocromática de frecuencia 540 x 1012 Hz, equivalente a 555 nm en el vacío, y que posee una intensidad de radiación en esa dirección de 1/683 vatios por estereorradián.

_ FLUJO LUMINOSO _

El flujo luminoso es la medida de la potencia luminosa percibida. Difiere del flujo radiante, la medida de la potencia total emitida, en que está ajustada para reflejar la sensibilidad del ojo humano a diferentes longitudes de onda.

Su unidad de medida en el Sistema Internacional de Unidades es el lumen (lm) y se define a partir de la unidad básica del SI, la candela (cd).

El flujo luminoso se obtiene ponderando la potencia para cada longitud de onda con la función de sensibilidad luminosa, que representa la sensibilidad del ojo en función de la longitud de onda. El flujo luminoso es, por tanto, la suma ponderada de la potencia en todas las longitudes de onda del espectro visible.

Las ondas luminosas transportan energía. Esta energía proviene del foco luminoso que la cede al cuerpo que la recibe y la absorbe o la refleja. El flujo luminoso o la energía radiante es la cantidad de energía transportada por la luz a través de una superficie en unidad de tiempo. La unidad en que se mide el flujo luminoso es vatio, igual que la potencia.

El ojo humano puede percibir potencias extremadamente pequeñas. En las condiciones de sensibilidad máxima del ojo es suficiente que sobre la superficie de la pupila incida un flujo de 2∙10-16W de potencia para provocar la sensación visual.

La teoría electromagnética de la luz demuestra que la luz ejerce presión sobre la superficie que la refleja o absorbe. El flujo luminoso no solo posee la energía sino también cantidad de movimiento.

FORMACION DE SOMBRAS (UMBRA-PENUMBRA)

UMBRA Y PENUMBRA

Ya mencionamos que la Tierra deja tras sí una zona de sombra, esta zona está comprendida por dos partes: la umbra y la penumbra.

Un eclipse lunar ocurre cuando la Tierra se interpone entre el Sol y la Luna y cuando un objeto opaco (en este caso la Tierra) se interpone en el trayecto de los rayos de luz emitidos por un objeto luminoso (en este caso el Sol) se forma un cono de sombra, la umbra. La otra zona, la penumbra, es menos oscura que la umbra.

Al estudiar los eclipses de Luna, hay que tener más consideración por la umbra ya que, cuando la Luna atraviesa la umbra, tiene lugar un eclipse que la oscurece totalmente; pero cuando la Luna atraviesa la penumbra sólo se observa una disminución de brillo que es imperceptible al ojo humano y por eso no se toma mucho en cuenta esta zona.

La umbra se forma con las tangentes exteriores de la Tierra y el Sol. La penumbra se forma por dos lineas que parten desde el centro del Sol y son tangentes a la Tierra. Ya se dijo que la Luna, al atravesar la penumbra, solamente se oscurece un poco y por esta razón, cuando los astrónomos mencionan el "cono de sombra" se están refiriendo a la zona de la umbra que tiene forma de cono en el caso de la Tierra, y dejan de lado la penumbra.

Hay tres tipos de eclipses:

●Eclipse total: la Luna en su total extensión atraviesa la umbra, o sea, se oscurece totalmente.

●Eclipse parcial: Cuando solo una parte de la Luna atraviesa la umbra, solo se oscurece totalmente una parte de la Luna, la otra parte se ve algo oscurecida ya que esa parte se encuentra en la penumbra.

●Eclipse penumbral: Cuando la Luna atraviesa solo la penumbra, logrando que se oscurezca un poco nada más.

FASES DEL ECLIPSE

Cuando en eclipse es total (cuando el astro desaparece totalmente) hay 7 etapas:

1. Entrada en la penumbra.

2. Entrada en la umbra.

3. Inicio de la totalidad.

4. Fase máxima.

5. Fin de la totalidad.

6. Salida de la umbra.

7. Salida de la penumbra.

Mientras que si el eclipse es parcial (cuando el objeto no desaparece totalmente), el eclipse comprende solamente de 3 etapas:

1. Iniciación.

2. Fase Máxima.

3. Terminación.

COMPORTAMIENTO DE LA LUZ (ONDA -PARTICULA)

La luz presenta una naturaleza compleja: depende de como la observemos se manifestará como una onda o como una partícula. 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 fenómenos en los que participa según su interpretación teórica.

Muy bien, llegamos a un dilema, en el que no sabemos qué es exactamente la luz. Podemos explicar los fenómenos de la luz a veces con la teoría ondulatoria, en otros casos con la teoría cuántica y para ciertos casos como la propagación rectilínea de la luz, las dos teorías son válidas, entonces, ¿qué es la luz?.

Sucede que la luz se comporta como onda para su propagación, mientras que cuando interactúa con la materia, la luz tiene un carácter corpuscular.

Gracias a las investigaciones realizadas y a los avances hechos en este campo, podemos hoy en día saber cuál es la naturaleza de la luz: la luz es una perturbación de carácter electromagnético, que se transmite en el vacío gracias a las propiedades de éste, sin que sea necesaria la presencia del éter para su transmisión.

Pero todo no está dicho, hay muchos vacíos y preguntas sobre la naturaleza y el comportamiento de la luz que aún los científicos no han resuelto.

HISTORIA DE LA NATURALEZA DE LA LUZ.

A principios del siglo XVIII era creencia generalizada que la luz estaba compuesta de pequeñas partículas. Fenómenos como la reflexión, la refracción y las sombras de los cuerpos, se podían esperar de torrentes de partículas. Isaac Newton demostró que la refracción estaba provocada por el cambio de velocidad de la luz al cambiar de medio y trató de explicarlo diciendo que las partículas aumentaban su velocidad al aumentar la densidad del medio. La comunidad científica, consciente del prestigio de Newton, aceptó su teoría corpuscular.

En la cuneta quedaba la teoría de Christian Huygens que en 1678 propuso que la luz era un fenómeno ondulatorio que se transmitía a través de un medio llamado éter. Esta teoría quedó olvidada hasta la primera mitad del siglo XIX, cuando Thomas Young sólo era capaz de explicar el fenómeno de las interferencias suponiendo que la luz fuese en realidad una onda. Otros estudios de la misma época explicaron fenómenos como la difracción y la polarización teniendo en cuenta la teoría ondulatoria.

El golpe final a la teoría corpuscular pareció llegar en 1848, cuando se consiguió medir la velocidad de la luz en diferentes medios y se encontró que variaba de forma totalmente opuesta a como lo había supuesto Newton. Debido a esto, casi todos los científicos aceptaron que la luz tenía una naturaleza ondulatoria. Sin embargo todavía quedaban algunos puntos por explicar como la propagación de la luz a través del vacío, ya que todas las ondas conocidas se desplazaban usando un medio físico, y la luz viajaba incluso más rápido que en el aire o el agua. Se suponía que este medio era el éter del que hablaba Huygens, pero nadie lo conseguía encontrar.

En 1845, Michael Faraday descubrió que el ángulo de polarización de la luz se podía modificar aplicándole un campo magnético (efecto Faraday), proponiendo dos años más tarde que la luz era una vibración electromagnética de alta frecuencia. James Clerk Maxwell, inspirado por el trabajo de Faraday, estudió matemáticamente estas ondas electromagnéticas y se dio cuenta de que siempre se propagaban a una velocidad constante, que coincidía con la velocidad de la luz, y de que no necesitaban medio de propagación ya que se autopropagaban.

No obstante, a finales del siglo XIX, se fueron encontrando nuevos efectos que no se podían explicar suponiendo que la luz fuese una onda, como, por ejemplo, el efecto fotoeléctrico, esto es, la emisión de electrones de las superficies de sólidos y líquidos cuando son iluminados. Los trabajos sobre el proceso de absorción y emisión de energía por parte de la materia sólo se podían explicar si uno asumía que la luz se componía de partículas. Entonces la ciencia llegó a un punto muy complicado e incomodo: se conocían muchos efectos de la luz, sin embargo, unos sólo se podían explicar si se consideraba que la luz era una onda, y otros sólo se podían explicar si la luz era una partícula.

El intento de explicar esta dualidad onda-partícula, impulsó el desarrollo de la física durante el siglo XX. Otras ciencias, como la biología o la química, se vieron revolucionadas ante las nuevas teorías sobre la luz y su relación con la materia.

Naturaleza de la luz

La luz presenta una naturaleza compleja: depende de como la observemos se manifestará como una onda o como una partícula. Estos dos estados no se excluyen, sino que son complementarios (véase Dualidad onda corpúsculo). Sin embargo, para obtener un estudio claro y conciso de su naturaleza, podemos clasificar los distintos fenómenos en los que participa según su interpretación teórica.