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Luz y Colores
Descripción

Una de las características de la Luz es su color. Este se asocia a la frecuencia de la onda y es proporcional a la energía que tiene el fotón que representa a la luz en su descripción corpuscular.

ID:759



Arco iris
Imagen

Colores en la naturaleza

Un arco iris doble.





ID:1844



Energía del fotón
Ecuación

El color de la luz se asocia a la frecuencia
u
de esta y que existe una relación entre dicha frecuencia y la energía del fotón E:

$ E = h \nu $

• Haz de luz
$h$
Constante de Planck
6.62607004e-34
J s
$E$
Energía del fotón
J
$\nu$
Frecuencia de onda de la luz
Hz



donde h es la constante de Planck con un valor de 6.62\times 10^{-34}Js.

ID:3341



El espectro
Imagen

Al depender el angulo de refracción de la frecuencia o largo de onda de la luz en el vidrio, se puede emplear un prisma para descomponer la luz en sus distintos colores.

Espectro



Se obtiene lo que se denomina el espectro de la luz.

ID:6972



Indice de refracción
Ecuación

El indice de refracción n se define como la proporción entre la velocidad de la luz en el vacío c y aquella en el medio c_m:

$ n =\displaystyle\frac{ c }{ v }$

• Medio medio-infinito
$n$
Indice de refracción de un medio
-
$c$
Velocidad de la luz
299792458
m/s
$v$
Velocidad de la luz en el medio
m/s


ID:3192



Frecuencia y largo de onda de fotónes
Ecuación

El fotón se describe por una onda por lo que la frecuencia
u
se asocia a una largo de onda \lambda con la velocidad de la luz c mediante

$ c = \nu \lambda $

• Haz de luz
$\nu$
Frecuencia del Fotón
Hz
$\lambda$
Largo de onda de luz visible
m
$c$
Velocidad de la luz
299792458
m/s

Como la frecuencia es el inverso del tiempo de una oscilación

$u=\displaystyle\frac{1}{T}$



se tiene que la velocidad de la luz es igual al camino recorrido en una oscilación, es decir el largo de onda, divididio por el tiempo transcurrido, o sea el periodo

$c=\displaystyle\frac{\lambda}{T}$



o sea

$ c = \nu \lambda $




que corresponde a la relación de la mecánica de que la velocidad es igual al camino recorrido (largo de onda) y el tiempo transcurrido (frecuencia es el inverso del periodo).

ID:3953



Indice de refracción y largo de onda
Ecuación

Si n es el indice de refracción en un medio, el largo de onda que en el vacio es \lambda, al propagar en el medio \lambda_m será

$ n =\displaystyle\frac{ \lambda }{ \lambda_m }$

• Medio medio-infinito
$n$
Indice de refracción de un medio
-
$\lambda_m$
Largo de onda de la luz en un medio
m
$\lambda$
Largo de onda de luz
m

Como la energía de la onda o partícula (foton) de la luz es

$ E = h \nu $



y esta se conserva al pasar de un medio (ejemplo el vacio) de velocidad de la luz c a uno de c_m se concluye que la frecuencia de la luz no se altera. Sin embargo eso significa que como la velocidad de la luz es igual al producto de la frecuencia y el largo de onda,

$ c = \nu \lambda $



este ultimo se tendrá que alterar en la medida que el largo de onda cambie.

Por ello si se tiene un largo de onda de la luz en un medio \lambda_m y en el vacio \lambda se tiene que el indice de refracción es

$ n =\displaystyle\frac{ c }{ v }$



se puede escribir como

$n=\displaystyle\frac{c}{c_m}=\displaystyle\frac{\lambda\nu}{\lambda_m\nu}=\displaystyle\frac{\lambda}{\lambda_m}$



o sea

$ n =\displaystyle\frac{ \lambda }{ \lambda_m }$



ID:9776



La luz y sus colores
Imagen

Un arco iris nos muestra que la luz que lo ilumina es descompuesta en múltiples colors.. De hecho si se observa con cuidado se ve que existen múltiples arco iris.

Arco Iris múltiple



Esto se debe a que cada gota de agua actúa como un pequeño prisma que al ser circular tiene la posibilidad de hacer múltiples refracciones generando múltiples arco iris.

ID:1625



Espectro según Newton
Imagen

Newton empleo un prisma para descomponer la luz en sus componentes creyendo identificar un numero finito de colores:

Dibujo de Newton coloreado con el espectro.





ID:1682



Sir Isaac Newton
Imagen

El primero en comprender la estructura de la luz como un ente físico fue Sir Isaac Newton.

Sir Isaac Newton
(1643-1727)




Con un experimento muy sencillo demostró que la luz blanca estaba compuesta de colores. El eso si pensaba que el numero de colores era discreto y así lo señala en su gráfica que representa lo que observo.

ID:6971



La realidad de las cosas
Imagen

Los colores que vemos no necesariamente corresponden a la realidad. Nuestros ojos capta luz y generan impulsos eléctricos según la cantidad de luz azul, roja y verde que vemos. Sin embargo la intensidad no es en la proporción real por lo que se termina viendo distinto de lo que es real:

Arco Iris múltiple


ID:12676



Video: Luz y Colores
Video

Mini clase que explica los conceptos y el desarrollo de las ecuaciones claves del tema.\\n\\n