La luz es una forma de radiación electromagnética, llamada

«energía radiante», capaz de excitar la retina del ojo humano y producir, en

consecuencia, una sensación visual. El concepto de luz tiene absoluta relación
con quien la percibe y que es a través de ella que el hom bre se conecta
visualmente con el mundo que lo rodea. La energía radiante fluye en forma de
ondas en cualquier medio con una dirección determinada (propagación rectilínea)
y sólo es perceptible cuando interactúa con la materia, que permite su absorción o
su reflejo. Hay entonces un cuerpo emisor de la energía radiante y otro que la
recibe. Esta interacción o transferencia de energía de un cuerpo a otro se
denomina «radiación». Físicamente, se puede interpretar la luz de dos maneras,
asociadas entre sí: –como una onda electromagnética –como un corpúsculo o
partícula Características de la luz –Amplitud (altura de la onda). –Longitud de onda
(comportamiento espacial): λ [nm]. –Velocidad: c [km/seg] es la distancia que
recorre la onda en 1 segundo. –Frecuencia (comportamiento temporal): v [hz],
definida por el número de ondas que pasan en un segundo por un punto fijo. Tiene
relación con la longitud de onda, ya que depende de su tamaño. Se estima en la
longitud de onda multiplicada por 1014 ciclos por segundo. La luz se transmite en
el vacío a la velocidad que denominamos «velocidad de la luz» (299.792,458
km/seg, según la teoría de la relatividad de Einstein), comprendiendo diferentes
longitudes de onda y frecuencias. Cuando cam bia de medio (aire, agua, vidrio,
etc.) se modifican su velocidad y su longitud de onda, pero su frecuencia
permanece constante. Espectro electromagnético y espectro visible Se denomina
«espectro electromagnético» al ordenamiento de la energía radiante según la
longitud de onda o la frecuencia. Se extiende desde longitudes de onda de 10-16
hasta 105 metros. En el extremo de las frecuencias más altas (onda corta) de
mayor energía están los rayos cósmicos (emiti dos durante reacciones nucleares).
En el otro polo se encuentran las ondas largas, utilizadas para comunicaciones de
radio, que van de unos milíme tros a kilómetros de longitud de onda. Entre estos
extremos están los rayos X, los ultravioletas (UV), los visibles y los infrarrojos (IR).
Los últimos tres son las regiones de mayor importancia en el campo de la
iluminación. Para medir el espectro visible, la unidad de medida más usada es el
nanómetro (nm), que equivale a 10-9 metros. LICENCIATURA EN DISEÑO DE
ILUMINACION DE ESPECTACULOS Apuntes de clase – Del libro “La luz en el
teatro, manual de iluminación” – Eli Sirlin Física de la luz 2 En el espectro de
ondas electromagnéticas se puede ver la ínfima porción que corresponde al
espectro visi ble al ojo humano. Medida en nanómetros. El espectro visible es la
porción del espectro electromagnético percibida por el ojo humano. Comprende
las emisiones radiantes de longitud de onda desde los 380 nm hasta los 780 nm
(puede variar según la bibliografía consultada). La luz blanca percibida es una
mezcla de todas las longitudes de onda visibles. El espectro visible se puede
descomponer en sus diferentes longitudes de onda mediante un prisma de cuarzo,
que refracta selectivamente las distintas longitudes de onda. El ojo humano
discrimina entre las distintas longitudes y frecuencias de onda presentes en este
rango por la sensación de color. Así, los azules y violetas corresponden a
longitudes de onda cortas, el rojo y el naranja a longitud de ondas largas, y en el
medio encontra mos el verde y el amarillo. Una radiación luminosa monocromática
correspondería, en teoría, a una sola longitud de onda, algo que empíricamente no
se da. Las fuentes de luz que más se asemejan a este tipo de emisión, por cubrir
una banda mínima de longitudes de onda, son el láser y la lámpara de sodio baja
presión. Los rayos UV y los IR no se detectan visualmente, pero pueden
detectarse fisiológicamente. Si son lo bastante intensos, provocan una sensación
de calor o una cierta coloratura sobre la piel (bronceado). Puede considerarse que
la radiación UV va desde los 350 nm hasta los 10 nm. Los IR, que incluyen la
energía calorífica radiante, abarcan las longitudes de onda situadas
aproximadamente entre los 750nm y 1mm. La radiación solar que llega a la tierra
cubre un espectro de ondas electromagnéticas con longitudes de onda que van
desde los 290 nm (UV) a los 1700 nm. Las radiaciones electromagnéticas de
menor longitud de onda son absorbidas por la capa de ozono y las de mayores
son modifi cadas y absorbidas por el dióxido de carbono y el vapor de agua. Cada
fuente de luz tiene un modelo espectral que la representa y que gra fica la
cantidad porcentual de emisión lumínica que brinda para cada longi tud de onda.
En el eje vertical indica porcentajes de energía y en el horizontal, cada una de las
longitudes de onda visibles. Pueden diferenciarse así distintos modelos de
espectros: –Espectros continuos, como el que se obtiene al descomponer la luz
solar y el de las emisiones lumínicas producidas por cuerpos sólidos
(incandescencia). –Espectros de líneas, como el que se obtiene de lámparas con
emisiones lumínicas producidas a través de la descarga de gases o cuerpos
gaseosos en general. 16 10 14 10 12 10 10 10 8 10 6 10 4 10 2 10 10 -1 10 -3 10 -
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Apuntes de clase – Del libro “La luz en el teatro, manual de iluminación” – Eli Sirlin
Física de la luz 3 Fenómenos asociados a la propagación de la luz En el siglo
XVII, Pierre de Fermat (1607–1665) escribió que «La dirección tomada por la luz
es la del trayecto que demanda menos tiempo», es decir, el más corto. De esta
hipótesis se han deducido tres leyes fundamentales para el estudio del
comportamiento de la luz, considerando distintas trayectorias posibles de la luz
para ir de un punto a otro: por propagación directa, por reflexión y por refracción.
Una de las consecuencias de estas leyes es el principio de reciprocidad de los
caminos ópticos, que permitió diseñar dispositivos ópticos para concentrar la luz
de una fuente. De este principio se predice que la velocidad de la luz en un medio
más denso debe ser menor que en el menos denso. Cuando un haz de luz
atraviesa un medio material, se redirecciona de acuerdo a las características
particulares del medio; en la mayoría de los casos, diversificándose en haces
secundarios y en otras emisiones energéticas, tales como el calor. Las
operaciones más comunes son las de reflexión, refracción, dispersión, absorción,
difusión, polarización, difracción e interferencia. Reflexión y reflexión especular La
reflexión de la luz ocurre cuando las ondas electromagnéticas se topan con una
superficie que no absorbe la energía radiante. La onda, llamada «rayo incidente»
se refleja produciendo un haz de luz, denominado «rayo reflejado». Si una
superficie límite es lisa y totalmente no absorbente, se dice que ocurre una
«reflexión especular». En la reflexión especular un solo rayo incidente produce un
único rayo reflejado. En el punto de incidencia el rayo incidente, el rayo reflejado y
la perpendicular a la superficie límite se encuentran en el mismo plano. El rayo
incidente y el rayo reflejado, además, poseen iguales ángulos en relación con la
perpendicular y se encuentran sobre sus lados opuestos. LICENCIATURA EN
DISEÑO DE ILUMINACION DE ESPECTACULOS Apuntes de clase – Del libro
“La luz en el teatro, manual de iluminación” – Eli Sirlin Física de la luz 4 Refracción
Cuando la luz pasa de un medio transparente a otro de diferente densidad, se
produce un cambio en su dirección debido a la distinta velocidad de propagación
que tiene la luz en los diferentes medios materiales. A este fenómeno se le llama
«refracción». Rayo refractado que atraviesa tres medios diferentes La relación
entre la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad de propaga ción de una
longitud de onda determinada en una sustancia se conoce como «índice de
refracción» de la sustancia para dicha longitud de onda. El índice de refracción del
aire es 1,00029 y apenas varía con la longitud de onda. Por eso, a la velocidad de
la luz en el aire se la considera directa mente igual al vacío (valor = 1). En caso de
que la luz pase de aire (medio 1) hacia agua (medio 2), el índice de refracción
relativo es 1,33. Esto quiere decir que la luz es 1,33 veces más rápida en el aire
que en el agua. Si pasa del aire al cuarzo, el índice es 1,47; del aire al vidrio
común, 1,53. Inversamente, para el caso en que la luz pase del agua (medio 1)
hacia el aire (medio 2), el índice de refracción relativo es 0,752, del cuarzo hacia el
aire 0,68 y del vidrio hacia el aire 0,654.