La luz se define como la superposición de un gran número de ondas cuya vibración eléctrica está orientada al azar, o la energía electromagnética radiante que puede ser percibida por el ojo humano




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Reflexión interna total (Ángulo límite)

al fenómeno que se produce cuando un rayo de luz, atravesando un medio de índice de refracción n más grande que el índice de refracción en el que este se encuentra, se refracta de tal modo que no es capaz de atravesar la superficie entre ambos medios reflejándose completamente.




Cuando el ángulo de incidencia es mayor o igual al ángulo crítico , la luz no puede refractarse y se refleja totalmente en la frontera. Los ángulos del dibujo corresponden a la frontera aire-agua. los rayos dibujados en verde están en reflexión total.

Un rayo de luz propagándose en un medio con índice de refracción incidiendo con un ángulo sobre una superficie sobre un medio de índice con puede reflejarse totalmente en el interior del medio de mayor índice de refracción. Este fenómeno se conoce como reflexión interna total o ángulo límite y se produce para ángulos de incidencia mayores que un valor crítico cuyo valor es:



La reflexión es realmente total (100%) y sin pérdidas. Es decir, mejor que los espejos metálicos (plata, aluminio) que solo reflejan 96% de la potencia luminosa incidente.


3) Difracción

Propiedad de la luz más evidente a simple vista es que se propaga en línea recta. Lo podemos ver, por ejemplo, en la propagación de un rayo de luz a través de ambientes polvorientos o de atmósferas saturadas.

La óptica geométrica parte de esta premisa para predecir la posición de la luz, en un determinado momento, a lo largo de su transmisión.
De la propagación de la luz y su encuentro con objetos surgen las sombras. Si interponemos un cuerpo opaco en el camino de la luz y a continuación una pantalla, obtendremos sobre ella la sombra del cuerpo. Si el origen de la luz o foco se encuentra lejos del cuerpo, de tal forma que, relativamente, sea más pequeño que el cuerpo, se producirá una sombra definida. Si se acerca el foco al cuerpo surgirá una sombra en la que se distinguen una región más clara denominada penumbra y otra más oscura denominada umbra.
Sin embargo, la luz no siempre se propaga en línea recta. Cuando la luz atraviesa un obstáculo puntiagudo o una abertura estrecha, el rayo se curva ligeramente. Este fenómeno, denominado difracción, es el responsable de que al mirar a través de un agujero muy pequeño todo se vea distorsionado o de que los telescopios y microscopios tengan un número de aumentos máximo.

4) Interferencia

Las interferencias se producen cuando dos o más ondas se encuentran en una misma región del espacio. En este caso, las ondas pueden anularse (se encuentran en contraposición de fase; es decir, en estados de vibración complementarios -una cresta se encuentra con un valle-) o reforzarse (están en fase).

Las interferencias de la luz son responsables, por ejemplo, de las irisaciones que se observan en ocasiones en algunas burbujas o en manchas de aceite.
5) Reflexión y dispersión

Al incidir la luz en un cuerpo, la materia de la que está constituido retiene unos instantes su energía y a continuación la reemite en todas las direcciones. Este fenómeno es denominado reflexión. Sin embargo, en superficies ópticamente lisas, debido a interferencias destructivas, la mayor parte de la radiación se pierde, excepto la que se propaga con el mismo ángulo que incidió. Ejemplos simples de este efecto son los espejos, los metales pulidos o el agua de un río (que tiene el fondo oscuro).
La luz también se refleja por medio del fenómeno denominado reflexión interna total, que se produce cuando un rayo de luz, intenta salir de un medio en que su velocidad es más lenta a otro más rápido, con un determinado ángulo. Se produce una refracción de tal modo que no es capaz de atravesar la superficie entre ambos medios reflejándose completamente. Esta reflexión es la responsable de los destellos en un diamante tallado.
Cuando la luz es reflejada difusa e irregularmente, el proceso se denomina dispersión. Gracias a este fenómeno podemos seguir la trayectoria de la luz en ambientes polvorientos o en atmósferas saturadas. El color azul del cielo se debe a la luz del sol dispersada por la atmósfera. El color blanco de las nubes o el de la leche también se debe a la dispersión de la luz por el agua o por el calcio que contienen respectivamente.

6) Polarización electromagnética

Polarizador El fenómeno de la polarización se observa en unos cristales determinados que individualmente son transparentes. Sin embargo, si se colocan dos en serie, paralelos entre si y con uno girado un determinado ángulo con respecto al otro, la luz no puede atravesarlos. Si se va rotando uno de los cristales, la luz empieza a atravesarlos alcanzándose la máxima intensidad cuando se ha rotado el cristal 90º respecto al ángulo de total oscuridad.

Muchas gafas de sol y filtros para cámaras incluyen cristales polarizadores para eliminar reflejos molestos


Espectro electromagnético
El espectro electromagnético está constituido por todos los posibles niveles de energía que la luz puede tomar. Hablar de energía es equivalente a hablar de longitud de onda; luego, el espectro electromagnético abarca, también, todas las longitudes de onda que la luz pueda tener, desde miles de kilómetros hasta femtómetros. Es por eso que la mayor parte de las representaciones esquemáticas del espectro suelen tener escala logarítmica.

El conjunto de todas las radiaciones electromagnéticas conocidas constituye un espectro continuo de extraordinaria amplitud, que se extiende desde las ondas radioeléctricas más largas hasta los rayos gamma más energéticos. En el espectro electromagnético, las diferentes radiaciones se disponen en orden decreciente de longitud de onda (lo que equivale a un orden creciente de frecuencia). La luz visible por el ojo humano constituye una porción muy reducida del espectro
Es el resultado obtenido al dispersar un haz heterogéneo de radiación electromagnética al hacerlo pasar por un medio dispersante y transparente a dicha radiación. También se puede provocar la separación de las radiaciones de distintas frecuencias que componen el haz al reflejarlo en una rejilla de dispersión de tallado adecuado.
Espectro visible

De todo el espectro, la porción que el ser humano es capaz de ver es muy pequeña en comparación con las otras regiones espectrales. Esta región, denominada espectro visible, comprende longitudes de onda desde los 380 nm hasta los 780 nm. La luz de cada una de estas longitudes de onda es percibida por el ojo humano como un color diferente, por eso, en la descomposición de la luz blanca en todas sus longitudes de onda, por prismas o por la lluvia en el arco iris, el ojo ve todos los colores.

Si todas las longitudes de onda del espectro visible impactan al mismo tiempo sobre la retina, se percibirá en la retina la sensación de blanco. Por otro lado, el negro tampoco es un color, sino la ausencia del mismo, y esto puede ocurrir con una sustancia que tenga la capacidad de absorber todas las longitudes de onda del espectro visible.

Cuando una onda de luz que contiene múltiples frecuencias choca contra un objeto, la naturaleza de este determina lo que se absorberá o transmitirá., según la frecuencia que sea afín y los átomos que conformen el cuerpo.


  1. Colores primarios y secundarios:

La mezcla de todos los colores da lugar a la luz blanca, pero esta también puede generarse por la mezcla de solo 3 colores, estos son los primarios ROJO, AZUL Y BLANCO.

La mezcla de dos colores primarios se obtienen los secundarios

ROJO + VERDE = AMARILLO

ROJO + AZUL = MAGENTA

VERDE + AZUL = CYAN
Descripción de las Ondas Electromagnéticas NO ionizantes:
Se entiende por radiación no ionizante aquella onda o partícula que no es capaz de arrancar electrones de la materia que ilumina produciendo, como mucho, excitaciones electrónicas. Ciñéndose a la radiación electromagnética, la capacidad de arrancar electrones (ionizar átomos o moléculas) vendrá dada, en el caso lineal, por la frecuencia de la radiación, que determina la energía por fotón.
Así, atendiendo a la frecuencia de la radiación serán radiaciones no ionizantes las frecuencias comprendidas entre las frecuencias bajas o radio frecuencias y el ultravioleta aproximadamente, a partir del cual (rayos X y rayos gamma) se habla de radiación ionizante. En el caso particular de radiaciones no ionizantes por su frecuencia pero extremadamente intensas (únicamente los láseres intensos) aparece el fenómeno de la ionización no lineal siendo, por tanto, también ionizantes.
Rayos UVA

Se producen por saltos electrónicos entre átomos y moléculas excitados.

El Sol es emisor de rayos ultravioleta, que son los responsables del bronceado de la piel. Es absorbida por la capa de ozono, y si se recibe en dosis muy grandes puede ser peligrosa ya que impiden la división celular, destruyen microorganismos y producen quemaduras y pigmentación de la piel.
Radiación infrarroja

Es emitida por cuerpos calientes y son debidas a vibraciones de los átomos.

La fotografía infrarroja tiene grandes aplicaciones,:en la industria textil se utiliza para identificar colorantes, en la detección de falsificaciones de obras de arte, en telemandos, estudios de aislantes térmicos, etc.

En general, la longitud de onda donde un cuerpo emite el máximo de radiación es inversamente proporcional a la temperatura de éste. De esta forma la mayoría de los objetos a temperaturas cotidianas tienen su máximo de emisión en el infrarrojo. Los seres vivos, en especial los mamíferos, emiten una gran proporción de radiación en la parte del espectro infrarrojo, debido a su calor corporal.
Radiación de microondas

Son producidas por vibraciones de moléculas.

Se utilizan en hornos eléctricos. Esta aplicación es la más conocida hoy en día y en muchos hogares se usan los "microondas". Estos hornos calientan los alimentos generando ondas microondas que en realidad calientan selectivamente el agua. La mayoría de los alimentos, incluso los "secos" contienen agua. Las microondas hacen que las moléculas de agua se muevan, vibran, este movimiento produce fricción y esta fricción el calentamiento. Así no sólo se calienta la comida, otras cosas, como los recipientes, pueden calentarse al estar en contacto con los alimentos.
Ondas de radio

Son ondas electromagnéticas producidas por el hombre con un circuito oscilante.

Se emplean en radiodifusión, las ondas usadas en la televisión son las de longitud de onda menor y las de radio son las de longitud de onda mayor. Las radio-ondas más largas se reflejan en la ionosfera y se pueden detectar en antenas situadas a grandes distancias del foco emisor. Las ondas medias se reflejan menos en la ionosfera, debido a su gran longitud de onda pueden superar obstáculos, por lo que pueden recorrer grandes distancias. Para superar montañas necesitan repetidores. Las ondas cortas no se reflejan en la ionosfera, requieren repetidores más próximos. Se transmiten a cualquier distancia mediante los satélites artificiales. Este tipo de ondas son las que emiten la TV, teléfonos móviles y los radares.
Aplicaciones en Medicina: Radiaciones no ionizantes
La luminoterapia o fototerapia, en sentido estricto, debe entenderse como el empleo terapéutico de la luz.
De gran interés terapéutico para nuestra especialidad, son la luz infrarroja, la luz ultravioleta y la luz láser
Para las aplicaciones médicas de las radiaciones empleadas en fototerapia, hay que tener en cuenta una serie de leyes y propiedades que rigen el comportamiento de las ondas electromagnéticas, como son:

1. Ley del inverso del cuadrado de la distancia. Establece que la intensidad de una radiación electromagnética que incide sobre una superficie determinada está en relación inversa con el cuadrado de la distancia entre el foco emisor y la superficie. De este modo en la medida que se separa el foco emisor de la superficie de tratamiento se va perdiendo significativamente la energía.

2. Ley del coseno de Lambert. Establece que la máxima intensidad de la irradiación sobre una superficie se obtiene cuando el haz incide perpendicularmente sobre ésta. Si la incidencia no es perpendicular, por el fenómeno de reflexión la intensidad disminuye.

3. Ley de Bunsen-Roscoe. Se refiere a la importancia de un mínimo de intensidad para obtener los efectos, y que esta intensidad está en relación inversamente proporcional con el tiempo de aplicación para obtener la misma densidad de energía y por consiguiente, los mismos efectos.

4. Ley de Grotthus-Draper. Indica que, desde el punto de vista de los efectos biológicos, sólo es eficaz la radiación absorbida. De este modo en la metodología de tratamiento, cuando se calcula una dosis se hace pensando en la energía que se va a absorber, por lo que se evita a toda costa la reflexión, la dispersión en otros tejidos, se tiene en cuenta la capacidad de transmisión o penetración, la longitud de onda utilizada. Todo esto para llegar con la dosis requerida al tejido que queremos estimular.

Comportamiento óptico de los tejidos biológicos

Si bien la forma de realización de ambas depende de datos físicos, como la longitud de onda de la radiación o el tamaño de las partículas tisulares, en la absorción tiene importancia un factor adicional: la presencia de determinados pigmentos, elementos cromóforos, como la melanina, hemoglobina, mioglobina, etc. Éstos van a marcar claramente las diferencias de absorción de un tejido a otro. El grado de penetración de una longitud de onda determinada dependerá de la absorción de estos pigmentos y de la absorción competitiva de otros elementos celulares. No puede dejar de tenerse en cuenta en este punto, que la absorción que muestran los tejidos biológicos a la luz varía con la actividad metabólica de éstos.

Luminoterapia
1) Para la Depresión:

Exponerse 45 minutos diarios a una lámpara especial puede mejorar el ánimo

La exposición a una luz artificial de intensidad similar a la solar puede aliviar la depresión de forma equiparable a la psicoterapia y a la medicación. Se aplica durante una hora en el curso de la sesión de psicoterapia. La eficacia es inmediata, algo que no conseguimos con el tratamiento cognitivo-conductual. Los pacientes notan que su ánimo mejora durante una semana. Al séptimo u octavo día el efecto empieza a decaer y se repite el ciclo

¿Cuál es la magia de esta luz artificial? Pues el engaño. El tratamiento pretende modificar el reloj interno que regula los ciclos de actividad del organismo, que reside en el cerebro y se activa por el estímulo lumínico. (a través del nervio óptico incide sobre la Glándula Pineal y a través de ella incide regulando los niveles de serotonina) Cada vez más trabajos científicos apoyan la teoría de que la disminución de las horas de sol durante el otoño y el invierno propicia que ciertas personas desarrollen síntomas depresivos y que su actividad decaiga, como si fueran osos en hibernación.
Así se definió un nuevo subtipo de alteración psiquiátrica, el trastorno afectivo estacional o depresión estacional. Se estima que actualmente esta dolencia afecta a entre un 3% y un 10% de la población de los países con cambios de estación bruscos, como los nórdicos.

Mientras los depresivos típicos pierden apetito, peso y sueño, los 'estacionales' muestran una necesidad exagerada de dormir y tienen tendencia a engordar, ya que sufren crisis bulímicas, es decir, comen de forma compulsiva, especialmente alimentos de alto aporte calórico, como dulces.
2) Para la hiperbilirrubinemia: Trastorno cuya característica es una cantidad excesiva de bilirrubina en la sangre. Esta sustancia se produce cuando se destruyen los glóbulos rojos. Debido a que es difícil para los bebés deshacerse de la bilirrubina, es posible que ésta se acumule en su sangre, sus tejidos y fluidos corporales, trastorno que se denomina hiperbilirrubinemia. Dado que la bilirrubina tiene un pigmento o coloración, la piel y los tejidos del bebé se tornan amarillentos. A esto se le llama ictericia.
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