La luz. Longitud de onda, frecuencia y energía

¿Qué es la luz?

La luz es una forma de energía electromagnética que es visible para el ojo humano. Viaja en forma de ondas y se propaga a través del espacio. La luz puede provenir de fuentes naturales, como el sol, o de fuentes artificiales, como las bombillas eléctricas. Es fundamental para la vida en la Tierra, ya que permite la visión, facilita el crecimiento de las plantas a través de la fotosíntesis y tiene muchos otros usos en la ciencia y la tecnología. La luz tiene propiedades tanto de partícula como de onda.

¿Qué es el espectro electromagnético?

El espectro electromagnético es el rango completo de todas las frecuencias de radiación electromagnética, que incluye desde las ondas de radio de baja frecuencia hasta los rayos gamma de alta energía. Estas ondas electromagnéticas no requieren un medio material para propagarse y se mueven a la velocidad de la luz en el vacío.

El espectro electromagnético se divide en diferentes regiones según su longitud de onda y frecuencia. Las regiones principales incluyen:

1. Ondas de radio:

Tienen las longitudes de onda más largas y las frecuencias más bajas del espectro electromagnético. Se utilizan en comunicaciones de radio, televisión y telefonía móvil.

2. Microondas:

Tienen longitudes de onda más cortas que las ondas de radio y se utilizan en tecnologías como hornos microondas y comunicaciones satelitales.

3. Infrarrojo:

Incluye radiación térmica que se siente como calor. Se usa en aplicaciones como controles remotos, cámaras de visión nocturna y sensores térmicos.

4. Luz visible:

Es la parte del espectro electromagnético que el ojo humano puede percibir. Se divide en diferentes colores según su longitud de onda, desde el rojo (longitud de onda más larga) hasta el violeta (longitud de onda más corta).

5. Ultravioleta:

Tiene longitudes de onda más cortas que la luz visible y puede ser perjudicial para la piel si se expone en exceso. Se utiliza en aplicaciones como esterilización y fotocopiado.

6. Rayos X:

Tienen longitudes de onda más cortas y frecuencias más altas que la luz ultravioleta. Se utilizan en medicina para obtener imágenes de estructuras internas del cuerpo.

7. Rayos gamma:

Tienen las longitudes de onda más cortas y las frecuencias más altas del espectro electromagnético. Se utilizan en medicina nuclear y en la investigación científica.

El espectro visible

El espectro visible es la parte del espectro electromagnético que es perceptible para el ojo humano. Consiste en una gama de longitudes de onda de luz que van aproximadamente desde los 400 nanómetros (nm), que corresponden al color violeta, hasta los 700 nanómetros, que corresponden al color rojo. Estas longitudes de onda son las que pueden ser detectadas por los receptores de luz en la retina del ojo humano.

El espectro visible se compone de diferentes colores, que son perceptibles cuando la luz se descompone en sus longitudes de onda componentes. Estos colores son, en orden de longitud de onda creciente: violeta, índigo, azul, verde, amarillo, naranja y rojo. Cada color corresponde a una longitud de onda específica dentro del espectro visible.

La luz blanca, como la que emite el sol, contiene una mezcla de todas estas longitudes de onda visibles en proporciones diferentes. Cuando esta luz pasa a través de un prisma o un medio dispersivo, como la atmósfera, se descompone en sus colores componentes, lo que crea un espectro de colores visibles.

¿Qué es la longitud de onda de la luz?

La longitud de onda de la luz es la distancia entre dos crestas sucesivas (o dos valles sucesivos) de una onda de luz. En otras palabras, es la distancia que recorre una onda completa en su movimiento de oscilación. Se representa típicamente con la letra griega lambda (λ).

La longitud de onda de la luz determina su color. En el espectro visible, las longitudes de onda más cortas corresponden a colores más azules o violetas, mientras que las longitudes de onda más largas corresponden a colores más rojos. Por ejemplo, la luz con una longitud de onda alrededor de 400-450 nanómetros se percibe como violeta, mientras que la luz con una longitud de onda alrededor de 620-750 nanómetros se percibe como roja.

En resumen, la longitud de onda de la luz es una medida fundamental que determina el color y otras características perceptibles de la luz visible.

¿Qué es la frecuencia de la luz?

La frecuencia de la luz es el número de oscilaciones completas que realiza una onda de luz en un segundo. Se mide en hercios (Hz), donde un hercio equivale a una oscilación por segundo.

Donde c es la velocidad de la luz en el vacío, que es aproximadamente 300,000 km/s.

Esto significa que a medida que la longitud de onda de la luz disminuye, su frecuencia aumenta, y viceversa.

Por ejemplo, la luz roja tiene una longitud de onda más larga y una frecuencia más baja que la luz azul, que tiene una longitud de onda más corta y una frecuencia más alta.

¿Qué es la energía de la luz?

La energía de la luz se refiere a la cantidad de energía transportada por una onda electromagnética, como la luz visible. Esta energía está relacionada con la frecuencia de la luz, de acuerdo con la ley de Planck-Einstein y la ecuación de la teoría cuántica.

donde h es la constante de Planck y f es la frecuencia de la luz.

Esto significa que la energía de un fotón de luz aumenta a medida que aumenta su frecuencia. Por lo tanto, la luz con una frecuencia más alta, como la luz azul o la luz ultravioleta, transporta más energía que la luz con una frecuencia más baja, como la luz roja o la luz infrarroja.