El color percibido de un objeto depende de cómo esta iluminado, el color es un resultado de la interacción de una onda luminosa con tal material.
De cada punto hay un poco de luz que nos llega al ojo.
Newton pensaba que la luz se compone de partículas. Huygens que la luz era una onda.
Hoy en día esta el modelo cuántico, que comparte características de onda y partículas, el modelo ondulatorio es el que mejor sirve para explicar.
Cuando el objeto es blanco es porque refleja todos los colores.
La retina del ojo, tiene un punto de última visión que se llama fóveo, que tiene unas células llamadas conos, que permiten distribuir los colores. Por al periferia están otros tipos de células que se llaman bastones, que no distinguen colores.
En visión fotópica, con mucha luz, el sistema de visión concentra en zona fóvea, en los conos, que son menos sensibles a la luz, necesitan más luz pero ven de forma mas detallada. La contraria se llama escotópica, es la visión con bajo nivel de luz, se centra la visión fuera de la fovéa y se ve con bastones, de manera que si hay poca luz se ve en blanco y negro, Los bastones son muy sensibles a la luz y dan poca resolución, se ve con menos definición.
Defectos de la vista.
La Persbicea (vistacansada) es un defecto o imperfección de la vista que consiste en la disminución de la capacidad de enfoque del ojo. Como consecuencia existe dificultad para ver nítidamente los objetos cercanos.
El ojo para poder observar claramente los objetos próximos, necesita realizar una modificación en la forma del cristalino, mediante el trabajo de los llamados músculos ciliares. Con el paso de los años el cristalino disminuye su capacidad de adaptación (pierde flexibilidad) y de esta manera no puede enfocar con nitidez los objetos cercanos. Este defecto se corrige con lentes convexas para suplir la falta de acomodación.
La Hipermetropía consiste en que los rayos de luz que inciden en el ojo procedentes del infinito, se enfocan en un punto situado detrás de la retina, en lugar de en la misma retina como sería normal. La consecuencia es que la imagen es borrosa y puede existir por lo tanto una falta de agudeza visual, se ve mal de cerca. Es un defecto muy frecuente, aunque no es progresivo ni tiene repercusiones graves, se trata mediante el uso de lentes correctoras
La Miopía es un exceso de potencia de refracción de los medios transparentes del ojo con respecto a su longitud, por lo que los rayos luminosos procedentes de objetos situados a cierta distancia del ojo convergen hacia un punto anterior a la retina. Una persona con miopía tiene dificultades para enfocar bien los objetos lejanos, lo que puede conducir también a dolores de cabeza, incomodidad visual e irritación del ojo.
El Astigmatismo es un estado ocular que generalmente proviene de un problema en la curvatura de la córnea, lo que impide el enfoque claro de los objetos cercanos. La córnea, que es una superficie esférica, sufre un achatamiento en sus polos, lo cual produce distintos radios de curvatura en el eje del ojo, por ende cuando la luz llega al ojo, específicamente en la córnea, la imagen que se obtiene es poco nítida y distorsionada.
La dualidad onda-partícula, no coincide con nuestra percepción, es un ente cuántico.
Para representar la luz se utiliza el rayo luminoso, de cada punto llega un pequeño haz de luz, un rayo, esto permite al sistema óptico que se nos forme una imagen en la retina y que el cerebro la retenga.
Los rayos de luz:
· Reciben y no se emiten por los ojos
· Viajan en línea recta
· No necesitan un medio para propagarse
· Se disipan al atravesar un medio
Existen medios en los que no hay propagación ¿partículas o ondas?
- Fuentes de luz: objetos a altas temperaturas, átomos excitados
- Fuentes puntual (a) es un concepto teórico, ejemplo: una bombilla vista desde lejos.
- Fuente extensa (B) (cada punto es un emisor). Ejemplo: fluorescente.
- Fuentes directas (reflectores, láser)
¿Por qué el cielo es azul? la difusión de Rayleigh que se produce cuando llegan los rayos de luz a la atmósfera. De cada punto donde hay moléculas, el fotón absorbe fotones, y los reenvía. En ingles se usa la palabra Scattering. Es un efecto cascada, los rayos que pegan en una molécula, se chocan con el otro. El rojo se difunde menos, y el azul más por eso al mirar el cielo se ve azul.
El secreto del color azul del cielo esta relacionado con la composición de la luz solar -integrada por los distintos colores del arco iris- y con la humedad de la atmósfera. (El Sol es quien se encarga de procurar al aire su humedad. Con su calor, hace que parte del agua de la superficie terrestre se evapore. En corriente invisible pero incesante, la humedad se dirige hacia el cielo desde los océanos, mares, lagos y ríos; desde el suelo, las plantas y los cuerpos de los animales y del hombre).
Para explicar el color azul del cielo, imaginemos que dejamos pasar un rayo de sol por un prisma de vidrio. La luz se abre en un abanico de colores (se dispersa) por refracción y como resultado de esta dispersión vemos una gama de colores: violeta, azul, verde, amarillo y rojo. El rayo violeta es el que se ha separado mas de la dirección del rayo blanco y ahí esta precisamente la explicación del color del cielo. La desviación es máxima para los rayos de longitud de onda corta (violeta y azul), y mínima para los de longitud de onda larga (amarillos y rojos), que casi no son desviados. Los rayos violetas y azules, una vez desviados, chocan con otras partículas de aire y nuevamente varían su trayectoria, y así sucesivamente: realizan, pues, una danza en zigzag en el seno del aire antes de alcanzar el suelo terrestre. Cuando, al fin, llegan a nuestros ojos, no parecen venir directamente del Sol, sino que nos llegan de todas las regiones del cielo, como en forma de fina lluvia. De ahí que el cielo nos parezca azul, mientras el Sol aparece de color amarillo, pues los rayos amarillos y rojos son poco desviados y van casi directamente en línea recta desde el Sol hasta nuestros ojos.
Si profundizamos un poco más, la explicación es más compleja. La luz es una onda electromagnética y las piezas fundamentales de la materia en su estado más frecuente en la Tierra, son los átomos. Si las partículas existentes en la atmósfera, tienen un tamaño igual o inferior al de la longitud de onda de la luz incidente (átomos aislados o pequeñas moléculas), la onda cede parte de su energía a la corteza atómica que comienza a oscilar, de manera que un primer efecto de la interacción de la luz con las partículas pequeñas del aire es que la radiación incidente se debilita al ceder parte de su energía, lo que le sucede a la luz del Sol cuando atraviesa la atmósfera. Evidentemente esta energía no se queda almacenada en el aire, pues cualquier átomo o partícula pequeña cuya corteza se agita, acaba radiando toda su energía en forma de onda electromagnética al entorno en cualquier dirección. El proceso completo de cesión y remisión de energía por partículas de tamaño atómico se denomina difusión de RAYLEIGH (en honor del físico inglés Lord Rayleigh que fue el primero en darle explicación) siendo la intensidad de la luz difundida inversamente proporcional a la cuarta potencia de la longitud de onda. La difusión será mayor por tanto, para las ondas más cortas: Como consecuencia de ello, llegamos a la misma conclusión, la luz violeta es la más difundida y la menos, la roja. El resultado neto es que parte de la luz que nos llega desde el Sol en línea recta, al alcanzar la atmósfera se difunde en todas direcciones y llena todo el cielo.
El color del cielo, debería ser violeta por ser ésta la longitud de onda más corta, pero no lo es, por dos razones fundamentalmente: porque la luz solar contiene más luz azul que violeta y porque el ojo humano (que en definitiva es el que capta las imágenes -aunque el cerebro las interprete-), es más sensible a la luz azul que a la violeta.
El color azul del cielo se debe por tanto a la mayor difusión de las ondas cortas. El color del sol es amarillo-rojizo y no blanco, porque si a la luz blanca procedente del Sol -que es suma de todos los colores- se le quita el color azul, se obtiene una luz de color amarillo-roja
Si no hubiera partículas en la atmósfera, o no hubiera atmósfera, al no haber difusión, este aparecería negro, excepto el Sol, naturalmente, que seguiría viéndose blanco. Esto es lo que les ocurre a los astronautas en órbita en el exterior de la atmósfera.
La luna no tiene atmósfera, la tuvo en algún momento pero ahora no.
La dispersión se suele relacionar con la cromática , hace referencia a la diferente difracción de la luz según la frecuencia.
¿Por qué la tierra tiene atmósfera? La velocidad de escape está relacionada, en tierra podemos poner un cohete con tal velocidad que supera la atracción gravitatoria….las moléculas del gas de la atmósfera tiene un nivel medio de energía cinética más bajo que la que tendrían el cohete de velocidad elevada, y por ello no se escapan. La luna como tiene menos masa, tiene menos acción gravitatoria, pero como la velocidad de las partículas era superior a la de escape, perdió su atmósfera. Otro factor importante seria la temperatura (energía cinética media de las partículas) si estuviera muy caliente seria que hemos subido la energía cinética media)
El sol no tiene atmósfera, pero sí capas gaseosas, no se está diluyendo sino radiando energía, pero su materia gaseosa está más o menos estable, con una campo gravitatorio menor no sería así.
En el cosmos, enana blanca, su hidrógeno lo ha convertido en helio, no tiene temperatura para fundir el helio, y queda un núcleo denso, que se llama enana blanca, sin atmosfera y sin capas gaseosas.
Algunas cosas son visibles porque son fuentes de luz. Otras reflejan la luz.
Reflexión en superficies rugosas: reflexión difusa.
Reflexión en superficies suaves: reflexión especular, no tiene porque ser igual que la del punto de al lado.
- Reflexión especular: si la superficie de un material es microscópicamente lisa y plana, como en el caso del vidrio flota, 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.
Leyes: el ángulo de reflexión es igual al de incidencia
El rayo reflejado, la normal, y el incidente están en el mismo plano.
Refracción:
La frecuencia es la misma en los dos materiales.
En el vacío es cuando la onda electromagnética, adquiere mayor velocidad, en el medio menos denso, en cambio el sonido se transmite mejor en el mas denso.
La velocidad de la onda es diferente en los dos materiales
V=c/n
Cambia la longitud de onda, no la frecuencia (la cromaticidad de conserva)
Existe una relación entre el ángulo de incidencia y el de refracción
sin a1 n1= n2 sin a2 (ley de Snell)
Reflexión total: cuando pasa de un medio denso a uno menos denso
n1: menos denso
n2: más denso
La fibra óptica nos permite entubar la luz, a traves de un hilo fino de vidrio que tiene un núcleo o core, que lleva capas alrededor, la luz que va por fibras óptica es bastante monocromática (una sola frecuencia), de ancho de banda estrecho. Es luz infrarroja, el rango óptico cubre más allá de lo que ve el ojo.
La electricidad no nos lleva por fibra óptica.
Para el transporte de energía hoy por hoy no es suficiente con la óptica.
La atmósfera esta hecha con capas de diferente densidad y temperatura. Tienen diferente índice de refracción, la luz se refracta. Esto conlleva:
Distorsión de la forma de la luna o el sol el el horizonte
Posición aparente de las estrellas diferentes de la real
Si la luz va de capas de índice de refracción mayor a índice de refracción menor se produce la reflexión total: espejismos.
En las capas de la atmósfera, el índice de refracción varía. Al atardecer los rayos sufren una curvatura.
Rayos rojos se refractan más que los azules. Por eso se producen efectos aparentes al amanecer y al atardecer vemos sol donde realmente no esta.
Los espejismos es ver una aparente reflexión de la luz. En verano cuando hace calor parece que los objetos se mueven, eso es que el índice de refracción es variable. Lo mismo ocurre con los barcos, que a veces parece que están por encima del mar.
Guías de luz: son fibras ópticas usadas en comunicación, <medicina, ciencia, decoración, fotografía.
Curiosidades
Al atardecer o al amanecer la luz del sol debe hacer un largo recorrido a través de la atmosfera hasta llegar a nuestros ojos gran parte de la luz azul e incluso verde se refleja y se dispersa quedan los tonos naranjas y rojos. Pueden darse otras tonalidades sin en el aire hay moléculas de agua o de polvo.
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