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Naturaleza Dual de la Luz

La naturaleza dual de la luz revela su capacidad para comportarse como onda y partícula, influyendo en fenómenos como la refracción y la difracción. Las ondas electromagnéticas se caracterizan por su amplitud, longitud de onda, frecuencia y período, determinando la interacción de la luz con diversos materiales. La luz visible forma parte del espectro electromagnético y es esencial para la percepción del color y la visión humana. Al interactuar con la materia, la luz puede ser transmitida, reflejada o absorbida, y sufre fenómenos como la refracción, la dispersión y la interferencia.

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1

La ______ es una forma de energía electromagnética que surge cuando los átomos de un objeto se ______ y liberan ______.

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luz excitan radiación

2

Durante su ______, la luz se comporta como una onda con campos eléctricos y magnéticos que ______ en el espacio.

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propagación oscilan

3

La descripción ondulatoria de la luz explica fenómenos como la ______ y la ______.

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interferencia difracción

4

En ciertos procesos, la luz se considera un conjunto de partículas sin masa llamadas ______, útiles para explicar el efecto ______.

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fotones fotoeléctrico

5

En el modelo ______, la energía de los fotones es directamente proporcional a la ______ de la luz incidente.

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corpuscular frecuencia

6

Amplitud de onda

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Altura máxima desde el equilibrio, relacionada con la intensidad de la onda.

7

Longitud de onda (λ)

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Distancia entre crestas consecutivas, medida en metros o nanómetros para luz visible.

8

Frecuencia (f) y Período (T)

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Número de oscilaciones por segundo (Hz) y tiempo para una oscilación completa, inverso de la frecuencia (T = 1/f).

9

El ______ visible es la parte del espectro electromagnético que el ______ humano puede percibir, y va desde los ______ nm hasta los ______ nm.

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espectro ojo 390 700

10

Las ondas que tienen longitudes menores que el espectro visible se conocen como ______, mientras que las de mayor longitud se denominan ______.

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ultravioleta infrarrojas

11

La luz no requiere de un medio ______ para transmitirse y se expande en línea ______ desde su origen.

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material recta

12

Objetos opacos y luz

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Los objetos opacos bloquean la luz, no permiten su transmisión y reflejan o absorben la mayor parte de ella.

13

Reflexión especular vs. difusa

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La reflexión especular ocurre en una dirección, como en un espejo. La reflexión difusa dispersa la luz en múltiples direcciones, como en superficies rugosas.

14

Reflexión selectiva y color

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La reflexión selectiva hace que ciertas longitudes de onda se reflejen más que otras, resultando en la percepción del color de los objetos.

15

El índice de ______ de un material indica cuánto disminuye la velocidad de la luz en él comparado con el vacío.

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refracción

16

La ______ ocurre cuando la luz se separa en sus colores al ser refractada en distintos grados, como en un prisma.

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dispersión

17

Un arcoíris se forma por la ______ de la luz, que separa sus componentes de color.

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dispersión

18

Interferencia constructiva y destructiva

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Constructiva: amplitud aumentada. Destructiva: amplitud disminuida o anulada.

19

Aplicaciones de la polarización

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Reduce reflejos, mejora contraste en fotografía y cinematografía.

20

Efectos de la difracción de la luz

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Curvatura de luz alrededor de obstáculos, patrones de bandas claras y oscuras.

Preguntas y respuestas

Aquí tienes una lista de las preguntas más frecuentes sobre este tema

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Naturaleza Dual de la Luz

La luz es una manifestación de energía electromagnética que se origina cuando los átomos de un cuerpo se excitan y emiten radiación. Exhibe una naturaleza dual, comportándose tanto como onda electromagnética como partícula. En su propagación, la luz actúa como una onda, caracterizada por campos eléctricos y magnéticos oscilantes que se generan y propagan mutuamente en el espacio. Esta descripción ondulatoria explica fenómenos como la interferencia y la difracción. Alternativamente, la luz puede ser vista como un flujo de partículas sin masa conocidas como fotones, particularmente en procesos de emisión y absorción. Este modelo corpuscular es esencial para explicar el efecto fotoeléctrico, donde la energía de los fotones es proporcional a la frecuencia de la luz incidente.
Prisma de vidrio triangular descomponiendo luz blanca en espectro de colores sobre superficie lisa, mostrando la dispersión de luz en rojo a violeta.

Características de las Ondas Electromagnéticas

Las ondas electromagnéticas, incluida la luz visible, se caracterizan por su amplitud, longitud de onda, frecuencia y período. La amplitud es la altura máxima de la onda desde su posición de equilibrio y está relacionada con la intensidad de la onda. La longitud de onda (λ) es la distancia entre dos crestas consecutivas o puntos equivalentes de la onda y se mide en metros, aunque para la luz visible a menudo se utiliza el nanómetro. La frecuencia (f), medida en hertzios (Hz), es el número de oscilaciones completas que ocurren en un segundo. El período (T) es el tiempo que tarda la onda en completar una oscilación y es el inverso de la frecuencia (T = 1/f). Estas propiedades determinan cómo la luz interactúa con diferentes medios y objetos.

Propagación de la Luz y el Espectro Visible

La luz se propaga en el vacío a una velocidad constante de aproximadamente 300,000 kilómetros por segundo (c), y no necesita un medio material para su transmisión. Se difunde en línea recta y en todas direcciones desde la fuente de emisión. El espectro visible es la porción del espectro electromagnético a la que el ojo humano es sensible, abarcando longitudes de onda desde aproximadamente 390 nanómetros (nm) hasta 700 nm. Las radiaciones con longitudes de onda más cortas que el espectro visible se clasifican como ultravioleta, y las de longitudes de onda más largas como infrarrojas.

Comportamiento de la Luz al Interactuar con Materiales

Al interactuar con la materia, la luz puede ser transmitida, reflejada o absorbida. Los objetos opacos bloquean la transmisión de la luz y reflejan o absorben la mayor parte de ella, mientras que los objetos translúcidos permiten que parte de la luz los atraviese. La reflexión puede ser especular, donde la luz se refleja en una sola dirección como en un espejo, o difusa, donde se dispersa en múltiples direcciones como en superficies rugosas. La reflexión puede ser también selectiva, donde ciertas longitudes de onda se reflejan más que otras, lo que da lugar a la percepción del color en los objetos.

Fenómenos de Refracción y Dispersión de la Luz

La refracción es el cambio de dirección que sufre la luz al pasar de un medio a otro con diferente densidad óptica, debido a un cambio en su velocidad. El índice de refracción de un medio es una medida de cuánto se reduce la velocidad de la luz en ese medio en comparación con el vacío. La dispersión se refiere a la separación de la luz en sus componentes de color debido a que diferentes longitudes de onda se refractan en diferentes grados al pasar a través de un medio, como ocurre en un prisma o en la formación de un arcoíris.

Interferencia, Polarización y Difracción de la Luz

La interferencia es el fenómeno que ocurre cuando dos o más ondas de luz se superponen, creando un patrón de intensidades variables debido a la suma de sus amplitudes. Puede ser constructiva, resultando en una amplitud mayor, o destructiva, llevando a una amplitud reducida o nula. La polarización se refiere a la orientación de las ondas de luz en un plano particular y es útil para reducir reflejos y mejorar el contraste en fotografía y cinematografía. La difracción es el fenómeno por el cual la luz se curva alrededor de los bordes de un obstáculo o a través de una abertura estrecha, produciendo patrones característicos de bandas claras y oscuras, que son especialmente notables en sistemas ópticos como telescopios y microscopios.