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La reflexión es el cambio de dirección de un rayo o una onda que ocurre en la superficie de separación entre dos medios, de tal forma que regresa al medio inicial. Ejemplos comunes son la reflexión de la luz, el sonido y las ondas en el agua.
Leyes de la reflexión regular y especular
Cuando la superficie reflectante es muy lisa ocurre una reflexión de luz llamada especular o regular. Para este caso las leyes de la reflexión son las siguientes:
El rayo incidente, el rayo reflejado y la recta normal, deben estar en el mismo plano (mismo medio), con respecto a la superficie de reflexión en el punto de incidencia.
El ángulo formado entre el rayo incidente y la recta normal es igual al ángulo que existe entre el rayo reflejado y la recta normal.
La reflexión especular es la reflexión de la luz de una superficie donde la reflexión incidente se refleja (solamente) en un ángulo igual al ángulo de incidencia (ambos tomados con respecto a la perpendicular en ese punto). Tal comportamiento es descrito por la ley de Snell.
Esto está en el contraste para difundir la reflexión. El ejemplo más familiar de la distinción entre la reflexión especular y difusa sería pinturas mates y brillantes según lo utilizado en la pintura casera. Las pinturas mates tienen una parte más elevada de la reflexión difusa, mientras que las pinturas de lustre tienen mayor reflexión especular. La reflexion difusa se produce cuando los rayos de luz chocan con una superficie rugosa (sin forma plana), provocando que los rayos reflejados salgan en direcciones muy distintas (depende de la forma de la superficie).
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.
Hay que tener en cuenta que en un eclipse, podemos observar que la Luna toma un color
rojizo esto se debe a que cuando los rayos del Sol se refractan en la atmósfera de la Tierra
se dispersan y se pierden, mientras que los rayos de color rojo, al tener mayor longitud de
onda consiguen alcanzar la Luna dándole la coloración rojiza que esta adquiere.
Características de la sombra de luz
Sombras alargadas en una playa
Cuanto mayor es el ángulo entre la dirección de la luz y un objeto alargado que la obstaculice, más corta será su sombra. Por otro lado, cuanto menor sea el ángulo entre la dirección de la luz y la superficie en la que aparece la sombra, más larga será ésta. Si el objeto está cerca de la fuente luminosa, la sombra será mayor que si el objeto se encuentra lejos. Si la superficie está curvada, habrá más distorsiones.
Cuando la fuente de luz no es puntual, la sombra se divide en umbra y penumbra. Cuanto más ancha es la fuente de luz, más difuminada o borrosa será la sombra.
Si hay múltiples fuentes luminosas, habrá múltiples sombras, con las partes solapadas más oscuras, o con una combinación de colores. Cuando una persona o un objeto está en contacto con la superficie, como una persona sentada en el suelo o un poste clavado, las sombras convergen al punto de contacto.
Sombras de colores
Si sólo existe una fuente de luz, las sombras arrojadas por aquella serán siempre grises, sea cual sea el color de la fuente. En cambio, si existen dos fuentes de luz de distintos colores, supongamos rojo y azul, las sombras proyectadas por cada una de ellas serán del color de la otra fuente de luz, y sólo la intersección de ambas sombras será gris. Es decir, la sombra de la luz roja será azul, pues está iluminada por la fuente azul, y viceversa. En el caso de que existan más fuentes de luz, cada sombra será del color resultante de la adición de las fuentes que aún iluminan esa zona, permaneciendo en gris las zonas donde intersecten las sombras de todas las fuentes luminosas.
flujo luminoso: Cantidad de energía luminosa, expresada en lúmenes, transportada por un haz luminoso.
iluminación: Densidad incidental de un flujo luminoso sobre una superficie, expresado en lúmenes por unidad de superficie.
intensidad luminosa: Flujo luminoso emitido por una fuente luminosa por unidad de ángulo sólido, expresada en candelas.
difusión: Reflexión o dispersión de la luz en todas las direcciones al incidir un haz luminoso sobre una superficie rugosa o irregular.
luminosidad: Dimensión de un color por la que se aprecia su luminancia, ya que los estímulos visuales están ordenados desde lo más oscuro a lo más luminoso.
La óptica es la parte de la física que estudia la luz y los fenómenos relacionados con ella, y su estudio comienza cuando el hombre intenta explicarse el fenómeno de la visión.
Diferentes teorías se han ido desarrollando para interpretar la naturaleza de la luz hasta llegar al conocimiento actual. Las primeras aportaciones conocidas son las de Lepucio (450 a.C.) perteneciente a la escuela atomista, que consideraban que los cuerpos eran focos que desprendían imágenes, algo así como halos oscuros, que eran captados por los ojos y de éstos pasaban al alma, que los interpretaba.
Los partidarios de la escuela pitagórica afirmaban justamente lo contrario: no eran los objetos los focos emisores, sino los ojos. Su máximo representante fue Apuleyo (400 a.C.); haciendo un símil con el sentido del tacto, suponían que el ojo palpaba los objetos mediante una fuerza invisible a modo de tentáculo, y al explorar los objetos determinaba sus dimensiones y color.
Dentro de la misma escuela, Euclides (300 a.C.) introdujo el concepto de rayo de luz emitido por el ojo, que se propagaba en línea recta hasta alcanzar el objeto.
Pasarían nada mas que trece siglos antes de que el árabe Ajasen Basora (965-1039) opinara que la luz era un proyectil que provenía del Sol, rebotaba en los objetos y de éstos al ojo.
¿Qué es la luz?. Los sabios de todas las épocas han tratado de responder a esta pregunta. Los griegos suponían que la luz emanaba de los objetos, y era algo así como un "espectro" de los mismos, extraordinariamente sutil, que al llegar al ojo del observador le permitía verlo.
De esta manera los griegos y los egipcios se abocaron a la solución de estos problemas sin encontrar respuestas adecuadas. Posteriormente en la Europa del S. XV al XVII, con los avances realizados por la ciencia y la técnica, surgieron muchos matemáticos y filósofos que produjeron importantes trabajos sobre la luz y los fenómenos luminosos.
Es Newton el que formula la primera hipótesis seria sobre la naturaleza de la luz.
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