miniatura|Raio de luz solar dispersado por partículas de po no canón do Antílope, nos Estados Unidos. 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
center|800px 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.