Luz

A luz ou luz visible é a radiación electromagnética comprendida na parte do espectro electromagnético que percibe o ollo humano.CIE (1987). International Lighting Vocabulary . Número 17.4. CIE, 4ª edición. ISBN 978-3-900734-07-7.Segundo o International Lighting Vocabulary, a definición de luz é: “Calquera radiación capaz de causar unha sensación visual directamente” (“Any radiation capable of causing a visual sensation directly”). A luz visible defínese xeralmente como a que ten lonxitudes de onda no rango de 400-700 nanómetros (nm), entre o infravermello (con lonxitudes de onda máis longas) e o ultravioleta (con lonxitudes de onda máis curtas). Esta lonxitude de onda supón unha gama de frecuencias de aproximadamente 430-750 terahercios (THz).

As propiedades principais da luz visible son intensidade, dirección de propagación, espectro de frecuencia ou lonxitude de onda e polarización. A súa velocidade no baleiro, 299.792.458 metros por segundo (m/s), é unha das constantes fundamentais da natureza.

En física, o termo "luz" refírese ás veces á radiación electromagnética de calquera lonxitude de onda, visible ou non. Neste sentido, tamén son luz os raios gamma, os raios X, as microondas e as ondas de radio. Como todos os tipos de radiación electromagnética, a luz visible propágase en forma de ondas. Con todo, a enerxía transmitida polas ondas absórbese en lugares únicos da mesma maneira que se absorben as partículas. A enerxía absorbida polas ondas electromagnéticas denomínase fotón e representa o quanto da luz. Cando unha onda de luz transfórmase e é absorbida como un fotón, a enerxía da onda colapsa instantaneamente nun único lugar e este lugar é onde "chega" o fotón. Isto é o que se denomina colapso da función de onda. Esta dobre natureza da luz, similar a unha onda e tamén a unha partícula, coñécese como dualidade onda-partícula. O estudo da luz, coñecido como óptica, é unha importante área de investigación da física moderna.

A principal fonte de luz na Terra é o Sol. Historicamente, outra fonte importante de luz para os seres humanos foi o lume, desde as antigas fogueiras ata as modernas lámpadas de parafina. Co desenvolvemento das luces eléctricas e os sistemas de enerxía, a iluminación eléctrica substituíu efectivamente á luz do fogo.
Espectro electromagnético e luz visible
miniatura|upright|O espectro electromagnético, coa porción visible do espectro resaltada.

En xeral, a radiación electromagnética (REM) clasifícase por lonxitude de onda en ondas de radio, microondas, infravermellos, o espectro visible que percibimos como luz, ultravioleta, raios X e raios gamma. A denominación "radiación" exclúe a electricidade estática, o magnético e os campos próximos.

O comportamento dos REM depende da súa lonxitude de onda. As frecuencias máis altas teñen lonxitudes de onda máis curtas e as frecuencias máis baixas teñen lonxitudes de onda máis longas.  Cando os REM interactúan con átomos e moléculas individuais, o seu comportamento depende da cantidade de enerxía por canto que transportan.

A REM na rexión da luz visible consiste en quantos (chamados fotóns) que están no extremo inferior das enerxías que son capaces de causar excitación electrónica dentro das moléculas, o que conduce a cambios na ligazón ou a química da molécula. No extremo inferior do espectro de luz visible, a REM vólvese invisible para os humanos (infravermellos) porque os seus fotóns xa non teñen suficiente enerxía individual para provocar un cambio molecular duradeiro (un cambio de conformación) na molécula visual retinal da retina humana, cambio que desencadea a sensación de visión.

Existen animais sensibles a varios tipos de infravermellos, pero non mediante absorción cuántica. A detección de infravermellos en serpes depende dunha especie de imaxe térmica natural, na que diminutos paquetes de auga celular elévanse de temperatura pola radiación infravermella. A REM neste rango provoca vibracións moleculares e efectos de quecemento, que é como a detectan estes animais.

Por encima do rango da luz visible, a luz ultravioleta vólvese invisible para os humanos, sobre todo porque é absorbida pola córnea por baixo dos 360 nm e polo cristalino por baixo dos 400 nm. Ademais, os bastons e conos situados na retina do ollo humano non poden detectar as lonxitudes de onda ultravioleta moi curtas (por baixo de 360 nm) e, de feito, resultan danadas polos raios ultravioleta. Moitos animais con ollos que non necesitan lentes (como os insectos e as gambas) son capaces de detectar o ultravioleta, mediante mecanismos cuánticos de absorción de fotóns, de forma moi parecida á forma química en que os humanos detectan a luz visible.

Diversas fontes definen a luz visible nun rango tan estreito como 420-680 nm.  ata 380–800 nm. En condicións ideais de laboratorio, as persoas poden ver os infravermellos ata polo menos 1,050 nm; os nenos e os adultos novos poden percibir lonxitudes de onda ultravioleta de ata uns 310–313 nm.

O crecemento das plantas tamén se ve afectado polo espectro de cor da luz, un proceso coñecido como fotomorfoxénese.
 Historia da velocidade da luz 

miniatura|upright|Feixe de luz solar no interior da cavidade de Rocca ill'Abissu en Fondachelli-Fantina, Sicilia
A velocidade da luz no baleiro defínese exactamente como 299 792 458 m/s (aprox. 186,282 millas por segundo). O valor fixo da velocidade da luz en unidades SI se debe a que o metro se define agora en termos da velocidade da luz. Todas as formas de radiación electromagnética móvense exactamente á mesma velocidade no baleiro.

Diferentes físicos tentaron medir a velocidade da luz ao longo da historia. Galileo tentou medir a velocidade da luz no século XVII. Un dos primeiros experimentos para medir a velocidade da luz foi realizado por Ole Rømer, físico danés, en 1676. Utilizando un telescopio, Rømer observou os movementos de Xúpiter e unha das súas lúas, Ío. Observando discrepancias no período aparente da órbita de Io, calculou que a luz tarda uns 22 minutos en percorrer o diámetro da órbita da Terra. Con todo, naquel momento descoñecíase o seu tamaño. Se Rømer coñecese o diámetro da órbita terrestre, calcularía unha velocidade de 227 000 000  m/s.

Outra medición máis precisa da velocidade da luz foi realizada en Europa por Hippolyte Fizeau en 1849. Fizeau dirixiu un feixe de luz a un espello situado a varios quilómetros de distancia. Colocou unha roda dentada xiratoria na traxectoria do feixe de luz na súa viaxe desde a fonte ata o espello e de volta á súa orixe.  Fizeau descubriu que, a unha determinada velocidade de rotación, o raio pasaba por un oco da roda á ida e polo seguinte oco á volta. Coñecendo a distancia ao espello, o número de dentes da roda e a velocidade de rotación, Fizeau puido calcular a velocidade da luz como 313 000 000  m/s.

Léon Foucault realizou un experimento que utilizaba espellos xiratorios para obter un valor de 298 000 000 m/s en 1862. Albert A. Michelson realizou experimentos sobre a velocidade da luz desde 1877 ata a súa morte en 1931. En 1926 perfeccionou os métodos de Foucault utilizando espellos xiratorios mellorados para medir o tempo que tardaba a luz en facer unha viaxe de ida e volta desde o Mount Wilson ao Monte San Antonio en California. As medicións precisas lanzaron unha velocidade de 299 796 000 m/s.

A velocidade efectiva da luz en diversas substancias transparentes que conteñen materia ordinaria, é menor que no baleiro. Por exemplo, a velocidade da luz na auga é aproximadamente 3/4 da do baleiro.

Dise que dous equipos independentes de físicos conseguiron "deter completamente" a luz facéndoa pasar a través dun condensado de Bose-Einstein do elemento rubidio, un deles na Universidade Harvard e o Instituto Rowland para a Ciencia en Cambridge, Massachusetts, e o outro no Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica, tamén en Cambridge. Con todo, a descrición popular de que a luz se "detén" nestes experimentos refírese unicamente a que a luz se almacena nos estados excitados dos átomos, para volver emitirse nun momento posterior arbitrario, estimulada por un segundo pulso láser.  Durante o tempo que estibo “parado”, deixou de ser luz
 Óptica 

O estudo da luz e a interacción da luz coa materia denomínase óptica. A óptica ten diferentes formas axeitadas para diferentes circunstancias. A óptica xeométrica, axeitada para comprender cousas como os ollos, as lentes, as cámaras, a fibra óptica e os espellos, funciona ben cando a lonxitude de onda da luz é pequena en comparación cos obxectos cos que interactúa. A óptica física incorpora propiedades ondulatorias e é necesaria para comprender a difracción e a interferencia. A óptica cuántica aplícase ao estudar fotóns individuais que interactúan coa materia.

A observación e o estudo de fenómenos ópticos como o arco da vella e a aurora boreal ofrecen moitas pistas sobre a natureza da luz.
 Dispersión superficial 
Un obxecto transparente permite que a luz transmita ou pase a través del. Pola contra, un obxecto opaco non permite que a luz o atravese e no seu lugar reflicte ou absorbe a luz que recibe. A maioría dos obxectos non reflicten nin transmiten a luz especularmente e ata certo punto esparexe a luz entrante, o que se denomina brillo. A dispersión superficial está causada pola rugosidade superficial das superficies reflectoras, e a dispersión interna está causada pola diferenza de índice de refracción entre as partículas e o medio dentro do obxecto. Do mesmo xeito que os obxectos transparentes, os translúcidos permiten a transmisión da luz, pero os obxectos translúcidos tamén dispersan certas lonxitudes de onda da luz a través da dispersión interna.
Refracción

miniatura|upright|Refracción.
miniatura|upright|Debido á refracción, a palliña mergullada na auga aparece dobrada e a escala da regra comprimida cando se mira desde un ángulo pouco profundo.

A refracción é o conxunto de cambios de dirección que experimenta un raio de luz na súa propagación ó pasar dun medio a outro, debido á desigual densidade ou velocidade. 

A refracción descríbese mediante a Lei de Snell:

onde θ1 é o ángulo entre o raio e a superficie normal no primeiro medio, θ2 é o ángulo entre o raio e a normal da superficie no segundo medio e n1 e n2 son o índices de refracción, n = 1 no baleiro e n > 1 nunha substancia transparente.

Segundo as leis de refracción de Snell, o feixe de incidencia, o feixe refractado e a normal teñen que estar nun mesmo plano. Deste xeito, o seno do ángulo incidente multiplicado polo índice de refracción do primeiro medio é igual ó seno do ángulo refractado polo índice de refracción do segundo medio. 

A continuación hai algúns índices de refracción coñecidos:
 Medio  Índice de refracción Baleiro  1 Aire  1,000298 Auga  1,33 Alcol  1,39 Cuarzo  1,46 Vidro  1,5 Zafiro  1,77 Diamante  2,417
Cando un feixe de luz cruza a fronteira entre o baleiro e outro medio, ou entre dous medios diferentes, a lonxitude de onda da luz cambia, pero a frecuencia permanece constante. Se o feixe de luz non é ortogonal (ou máis ben normal) respecto da fronteira, o cambio na lonxitude de onda provoca un cambio na dirección do feixe. Este cambio de dirección coñécese como refracción.

A calidade refractiva das lentes utilízase con frecuencia para manipular a luz co fin de cambiar o tamaño aparente das imaxes. As lupas, as gafas, as lentes de contacto, os microscopios e os telescopios refractores son exemplos desta manipulación.

 Fontes de luz 
miniatura|upright|Farol da Alameda de Santiago de Compostela.
Aínda que basicamente existen moitas fontes de luz, a luz adoita proceder de dous tipos de fontes:
 Fontes primarias: Son as capaces de emitir radiacións luminosas por si soas grazas a algún proceso físico ou químico, xa sexa combustión, fluorescencia, incandescencia ou descarga eléctrica.
 Fontes secundarias: Son aquelas que emiten de forma máis ou menos modificada e dosificada a luz que recibe dunha fonte primaria. Por exemplo, calquera obxecto ou as persoas.

Un corpo a unha temperatura dada emite un espectro característico de radiación de corpo negro. Unha fonte térmica simple é a luz solar, a radiación emitida pola cromosfera do Sol ao redor de . A radiación solar alcanza o seu punto máximo na rexión visible do espectro electromagnético cando se representa en unidades de lonxitude de onda, e aproximadamente o 44% da radiación que chega ao solo é visible. Outro exemplo son as lámpadas incandescentes, que só emiten ao redor do 10% da súa enerxía como luz visible e o resto como infravermella. Unha fonte de luz térmica habitual na historia son as partículas sólidas incandescentes das lapas, pero estas tamén emiten a maior parte da súa radiación no infravermello e só unha fracción no espectro visible.

O pico do espectro do corpo negro atópase no infravermello profundo, a uns 10 micrómetros de lonxitude de onda, para obxectos relativamente fríos como os seres humanos. A medida que aumenta a temperatura, o pico desprázase a lonxitudes de onda máis curtas, producindo primeiro un resplandor vermello, logo un branco e, por último, unha cor branca azulado a medida que o pico sae da parte visible do espectro e penetra no ultravioleta. Estas cores poden verse cando o metal se quenta ao «vermello vivo» ou ao «branco vivo». A emisión térmica de cor branca azulado non se ve a miúdo, excepto nas estrelas (a cor azul pura que se ve habitualmente nunha lapa de gas ou nun soprete de soldadura débese en realidade á emisión molecular, sobre todo por radicais CH que emiten unha banda de lonxitude de onda ao redor dos 425 nm e non se ve nas estrelas nin na radiación térmica pura).

Os átomos emiten e absorben luz a enerxías características. Isto produce "liñas de emisións" no espectro de cada átomo. A emisión pode ser espontánea, como nos díodos emisores de luz, as lámpadas de descarga de gas (como as lámpadas de neón e os letreiros de neón, as lámpadas de vapor de mercurio, etc.) e as lapas (luz do propio gas quente; así, por exemplo, o sodio nunha lapa de gas emite unha luz amarela característica). A emisión tamén pode ser inducida, como nun láser ou nun máser de microondas.

A desaceleración dunha partícula cargada libre, como un electrón, pode producir radiación visible: A radiación ciclotrón, a radiación sincrotrón e a radiación de freada ou bremsstrahlung son exemplos diso. As partículas que se desprazan por un medio a unha velocidade superior á da luz nese medio poden producir radiación visible de Cherenkov. Algunhas sustancias químicas producen radiación visible por quimioluminescencia. Nos seres vivos, este proceso denomínase bioluminescencia. Por exemplo, os vagalumes producen luz por este medio e os barcos que se desprazan pola auga poden perturbar o plancto, que produce un ronsel brillante.

Certas sustancias producen luz cando son iluminadas por radiacións máis enerxéticas, proceso coñecido como fluorescencia. Algunhas sustancias emiten luz lentamente tras ser excitadas por radiacións máis enerxéticas. Isto coñécese como fosforescencia. Os materiais fosforescentes tamén poden excitarse bombardeándoos con partículas subatómicas. A catodoluminiscencia é un exemplo. Este mecanismo utilízase en tubos de raios catódicos televisores e monitores de ordenador.
miniatura|upright|Hong Kong iluminada por unha vistosa iluminación artificial
A continuación detállanse algúns tipos de fontes de luz:
 radiación térmica (radiación do corpo negro) 
 lámpadas incandescentes
 Radiación solar
 lapas (ver lume)
 emisión de espectro atómico (liñas de emisión, emisión estimulada ou emisión espontánea)
 láser e máser (emisión estimulada)
 díodo emisor de luz
 lámpadas de descarga gasosa (sinais de neon, lámpadas de mercurio etc)
 lapas (producidas polo gas quente, ver enriba)
 aceleración dunha partícula libre cargada (xeralmente un electrón)
 radiación ciclotrón
 radiación Bremsstrahlung
 radiación Cherenkov
 quimioluminescencia
 fluorescencia
 fosforescencia
 tubo de raios catódicos
 bioluminescencia
 sonoluminescencia
 triboluminescencia
Cando o concepto de luz pretende incluír fotóns de moi alta enerxía (raios gamma), os mecanismos de xeración adicionais inclúen:
 desintegración radioactiva
 aniquilación partícula-antipartícula

 Medición da luz 

miniatura|dereita|Lámpada artesanal de cores.
A luz mídese con dous conxuntos principais de unidades alternativas: A radiometría consiste en medicións da potencia luminosa en todas as lonxitudes de onda, mentres que a fotometría mide a luz con lonxitude de onda ponderada con respecto a un modelo normalizado da percepción humana da luminosidade. A fotometría é útil, por exemplo, para cuantificar o alumamento destinado ao uso humano.

As unidades de fotometría diferéncianse da maioría dos sistemas de unidades físicas en que teñen en conta como responde o ollo humano á luz. As células cónicas do ollo humano son de tres tipos que responden de forma diferente en todo o espectro visible e a resposta acumulativa alcanza o seu punto máximo a unha lonxitude de onda duns 555 nm. Por tanto, dúas fontes de luz que producen a mesma intensidade (W/m2) de luz visible non parecen necesariamente igual de brillantes. As unidades de fotometría están deseñadas para ter isto en conta e, por tanto, son unha mellor representación do «brillante» que parece ser unha luz que a intensidade bruta. Relaciónanse coa potencia bruta mediante unha cantidade denominada eficacia luminosa e utilízanse para fins como determinar cal é a mellor forma de lograr unha iluminación suficiente para diversas tarefas en interiores e exteriores. A iluminación medida por un sensor de fotocélula non se corresponde necesariamente coa que percibe o ollo humano e, sen filtros que poden ser custosos, as fotocélulas e os dispositivos de carga axustada (CCD) tenden a responder a algúns infravermellos, ultravioletas ou ambos.

As cantidades e unidades seguintes son usadas para medir a luz.

 brillo (ou temperatura)
 luminescencia ou iluminación (unidade SI: lux)
 fluxo luminoso (unidade SI: lumen)
 intensidade luminosa (unidade SI: candela)
Presión lixeira
A luz exerce unha presión física sobre os obxectos que atopa ao seu paso, un fenómeno que pode deducirse mediante as ecuacións de Maxwell, pero que se explica máis facilmente pola natureza de partícula da luz: os fotóns golpean e transfiren o seu momento. A presión luminosa é igual á potencia do raio de luz dividida por c, a velocidade da luz. Debido á magnitude de c, o efecto da presión luminosa é desprezable para os obxectos cotiáns. Por exemplo, un punteiro láser dun milivatio exerce unha forza duns 3,3 piconewtons sobre o obxecto iluminado; por tanto, poderíase levantar un centavo estadounidense con punteiros láser, pero para facelo farían falta uns 30 mil millóns de punteiros láser de 1-mW. Con todo, en aplicacións a escala nanométrica, como os sistemas nanoelectromecánicos (NEMS), o efecto da presión da luz é máis significativo, e estudar a presión da luz para accionar mecanismos NEMS e para accionar interruptores físicos a escala nanométrica en circuítos integrados é unha área activa de investigación.See, for example, nano-opto-mechanical systems research at Yale University . A maior escala, unha lixeira presión pode facer que os asteroides xiren máis rápido, actuando sobre as súas formas irregulares como nas aspas dun muíño de vento. Tamén se está investigando a posibilidade de fabricar velas solares que aceleren naves espaciais no espazo.

Aínda que o movemento do radiómetro de Crookes atribuíuse orixinalmente á presión da luz, esta interpretación é incorrecta; a rotación característica de Crookes é o resultado dun baleiro parcial. Isto non debe confundirse co radiómetro de Nichols, no que o (lixeiro) movemento causado pola torsión (aínda que non o suficiente para unha rotación completa contra a fricción) é causado directamente por unha lixeira presión.
Como consecuencia da presión da luz, Einstein predixo en 1909 a existencia dunha «fricción por radiación» que se oporía ao movemento da materia. Escribiu: «a radiación exercerá presión sobre ambos os lados da placa. As forzas de presión exercidas sobre ambos os lados son iguais se a placa está en repouso. Con todo, se está en movemento, reflectirase máis radiación na superficie que está diante durante o movemento (superficie dianteira) que na superficie traseira. A forza de presión cara atrás exercida sobre a superficie dianteira é, por tanto, maior que a forza de presión que actúa sobre a superficie traseira. Por tanto, como resultante das dúas forzas, queda unha forza que contrarresta o movemento da placa e que aumenta coa velocidade da placa. En resumo, chamaremos a esta resultante 'fricción por radiación'».

Normalmente o momento da luz está aliñado coa súa dirección de movemento. Con todo, por exemplo en ondas evanescentess o momento é transversal á dirección de propagación.

 Propiedades 
 Reflexión 
miniatura|Reflexión.
Calquera obxecto sen luz propia pode ser observado grazas á reflexión. Segundo a dirección do feixe de luz, distínguense diferentes tipos de reflexión:
 Especular: Prodúcese cando a luz incide sobre unha superficie pulimentada. A dirección do feixe de luz queda determinado polas leis de Snell.
 Semiespecular: Prodúcese cando a luz incidente chega a unha superficie lisa e mate e é reflectida con ángulos lixeiramente diferentes pero cunha mesma dirección xeral.
 Difusa: A luz chega a unha superficie rugosa e reflectise en direccións diferentes.
 Cromática: A reflexión afecta de forma distinta ás distintas lonxitudes de onda.
 Acromática: Prodúcese cando se reflicte por igual todo o feixe de luz.

 Transmisión e absorción 
miniatura|Absorción da cor branca.
miniatura|esquerda|Absorción da cor amarela.
miniatura|Absorción da cor negra.
A absorción é a cantidade de luz que ó incidir sobre unha superficie non é transmitida nin reflectida. Dise que resulta absorbida e convértese en enerxía calorífica. Isto proporciona as características de transparentes, translúcidos e opacos aos corpos.
 Transparentes: Algúns son acromáticos, como o cristal, que absorben tódalas lonxitudes de onda. Outros, como os filtros, son cromáticos e transmiten algunhas lonxitudes de onda incidentes e absorben total ou parcialmente outras.
 Translúcidos: Hainos tanto acromáticos como cromáticos. Estes corpos deixan pasar a luz de xeito que as formas se fan irrecoñecibles ao velas ao través.
 Opacos: Impiden o paso da luz. Por exemplo, os corpos negros absorben toda a luz; pola súa banda, os brancos reflíctena completamente e os de cores reflicten as radiacións en función do feixe de luz.

 Interferencias 
As interferencias prodúcense cando dous ou máis raios de luz da mesma lonxitude de onda se superpoñen no tempo e no espazo. En caso de estaren en fase, forman unha única onda de maior amplitude. Pola contra, de non estaren en fase, anúlase unha coa outra.

 Difracción 
A difracción aparece cando os raios luminosos que se propagan na súa traxectoria rectilínea próximos a un bordo son lixeiramente desviados debido á súa natureza ondulatoria. O grao de desviación depende da súa composición espectral e é maior para as lonxitudes de onda longas que para as curtas.

 Polarización 
A polarización é a propiedade pola cal algúns materiais actúan de forma selectiva absorbendo enerxía lumínica en certos ángulos durante o proceso de reflexión ou transmisión.

 Dispersión 
miniatura|Prisma de dispersión.
A dispersión é un fenómeno lumínico que se produce cando un raio de luz composta se refracta nun medio transparente, quedando separados as cores constituíntes. A causa de que se produza a dispersión atópase no feito de que o índice de refracción diminúe a medida que aumenta a lonxitude de onda.

A cor vermella é a que ten a lonxitude de onda máis longa e a que menos se refracta.

 Teorías 

 Teoría corpuscular
 Foi proposta por Isaac Newton no século XVII
 Argumentou que a luz está feita por pequenas partículas materiais (corpúsculos)
 Os corpúsculos son emitidos en todas as direccións
 Soporta o feito da luz reflectida
 Argumenta que a velocidade da luz crece ó entrar nun medio máis denso porque a gravidade tira deles con máis forza
 Argumentos descartados pola teoría ondulatoria
 Teoría ondulatoria (ou de raios)
 Proposta primeiro por Christiaan Huygens no século XVII
 Argumenta que a luz é emitida só como unha serie de ondas
 As ondas son emitidas en todas as direccións
 As ondas non son afectadas pola gravidade, baixando a velocidade ó entrar nun medio máis denso
 Descartada pola teoría corpuscular
 Pode interferir con outras ondas como as sonoras (enunciado no século XVIII por Thomas Young)
 As ondas poden ser polarizadas
 Asume que a luz necesita un medio para a súa transmisión como ocorre co son
 Teoría Electromagnética
 Di que as ondas de luz son electromagnéticas e non necesitan un medio de transmisión material
 Proposta por James Clerk Maxwell á fin do século XIX
 amosa que a luz visible é parte do espectro electromagnético
 Teoría Cuántica (ou Dualidade onda-partícula)
 Combina as tres teorías anteriores
 comeza a existir no final do século XIX
 Max Planck propuxo que as ondas luminosas están constituídas por paquetes enerxéticos coñecidos como cuantos ou fotóns (en 1900)
 A luz preséntase como partículas e como ondas.

 Características da luz visible 
A luz visible é aquela porción do espectro electromagnético entre unha lonxitude de onda achegada a 400 nanometros (abreviado nm) e 800 nm (no aire). A luz tamén pode ser caracterizada pola súa frequencia. A frecuencia e a lonxitude de onda da luz obedecen á relación:

 (Fórmula da Velocidade da Luz ou outra onda calquera),
onde λ é o cumprimento de onda, f é a frequencia, v é a velocidade da luz. Se a luz estivese a viaxar en baleiro, entón v = c, logo

,

onde c é a velocidade da luz. Podemos expresar v como

onde n é unha constante (o índice de refracción) o que é unha propiedade do material polo cal a luz pasa.

 Cambio na velocidade da luz 
A luz propágase a unha velocidade finita. Aínda os observadores móbiles sempre miden a mesma velocidade da luz (c) se se está a propagar polo baleiro, velocidade que resulta ser = 299 792 458 m/s (ms−1); Porén, cando a luz pasa a través dunha substancia transparente, como ar, auga ou vidro, a súa velocidade vese reducida, sufrindo refracción (variación na súa dirección de propagación). Así, n=1 no baleiro e n>1 na materia, sendo n o chamado índice de refracción, igual a c/v, onde v é a velocidade no medio diferente do baleiro.
miniatura|centro|600px|A liña amarela mostra o tempo que tarda a luz en percorrer o espazo entre a Terra e a Lúa, ao redor de 1,26 segundos.
 Cor e características de onda 
Diferentes lonxitudes de onda son interpretadas polo cerebro humano como cores, do vermello a lonxitudes de onda longas (baixas frecuencias) ó violeta ás lonxitudes de onda máis curtas (máis altas frecuencias). As frecuencias intermedias son vistas como laranxa, amarelo, verde, azul, e, de xeito convencional, índigo. As frecuencias do espectro inmediatamente fóra do rango visible polo ollo humano son chamadas ultravioleta (UV) para o límite de altas frecuencias e infravermello (IR) para o de baixas. Os humanos non podemos ver IR, pero percibímolo como calor a través da pel. Hai cámaras que poden coller IR e convertelo en luz visible, chamadas de visión nocturna. A radiación UV non é percibida por nós en absoluto, exceptuando como sobreexposición, queimado por luz solar ou semellante. Algúns animais, como as abellas, poden ver UV mentres outros, como algún tipo de víbora pode ver IR.

Teorías históricas sobre a luz, en orde cronolóxica
Grecia clásica e helenismo
No século V a. C., Empédocles postulou que todo estaba composto por catro elementos: lume, aire, terra e auga. Cría que a deusa Afrodita creou o ollo humano a partir dos catro elementos e que ela acendeu o lume no ollo, que brillaba desde o ollo e facía posible a vista. Se isto fose certo, poderíase ver durante a noite tan ben como durante o día, polo que Empédocles postulou unha interacción entre os raios dos ollos e os raios dunha fonte como o sol.

Ao redor do ano 300 a. C., Euclides escribiu a súa Óptica, na que estudou as propiedades da luz. Euclides postulou que a luz viaxaba en liña recta e describiu as leis da reflexión e estudounas matematicamente. Cuestionou que a vista sexa o resultado dun raio de luz que sae do ollo, xa que se pregunta como se ven as estrelas inmediatamente se se pechan os ollos e logo se abren pola noite. Se o raio que sae do ollo viaxa infinitamente rápido, isto non é un problema.

No ano 55 a. C., Lucrecio, un romano que continuou coas ideas dos primeiros atomistas gregos, escribiu que «A luz e a calor do sol están compostos por átomos minúsculos que, cando son empuxados, non perden tempo en atravesar o espazo intermedio do aire na dirección impartida polo empuxón». (de De rerum natura Sobre a natureza do universo). A pesar de ser similares ás teorías posteriores sobre as partículas, as opinións de Lucrecio non foron aceptadas de forma xeneralizada. Claudio Tolomeo (século II) escribiu sobre a refracción da luz no seu libro «Óptica».

 Teoría das ondas 
Ficheiro:Onda - gl.png

 Notas 

 Véxase tamén 

 Bibliografía 





 Outros artigos 
 Principio de Huygens-Fresnel 
 Temperatura da cor
 Alumamento
 Dualidade onda-corpúsculo

Categoría:Artigos que toda Wikipedia debería ter (Ciencia)