AMORTIGUACIÓN Y ABSORCIÓN DE LA LUZ

 
     
 

Puesto que la luz emitida por cualquier fuente (una bombilla, el Sol) se propaga en el espacio en todas las direcciones, el modelo ondulatorio prevé que a medida que nos alejamos de dicha fuente se ha de producir un decaimiento de su intensidad. A dicho decaimiento pueden contribuir dos causas.

 

En primer lugar, tal como indica nuestra animación Modellus adjunta, la energía vibrante producida por la fuente se ha de ir repartiendo en frentes de onda cada vez más alejados del foco. En el espacio tridimensional, estos frentes de onda son esféricos y se ha de tener en cuenta que el área, S, de una superficie esférica es proporcional al cuadrado del radio (S=4··r2). Por tanto, la intensidad luminosa también debería ser inversamente proporcional al cuadrado de la distancia al foco.

Este fenómeno se denomina amortiguación.

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Deducción de la ley de la amortiguación

 

 

Adicionalmente, en cualquier medio material ocurre otro decaimiento de la intensidad luminosa debido a que, al atravesar la luz dicho medio, se ha de producir absorción de la energía de las vibraciones por las partículas del mismo. Así, por ejemplo, tenemos que la luz procedente de las estrellas viaja por un espacio interestelar vacío (en consecuencia, no absorbente), pero, luego, al atravesar la atmósfera interacciona con las moléculas de los gases que la componen y es absorbida total o parcialmente por ellos (medio absorbente). En este proceso, se denomina espesor de semi-absorción del medio absorbente (en este caso sería el aire) al valor de la distancia que recorre la luz hasta que su intensidad disminuye a la mitad de su valor inicial. El decrecimiento de intensidad producido por la absorción debe ser exponencial.

 
     
 

 

La animación Modellus adjunta, simula el avance de una onda plana transmitiéndose de inicio por un medio no absorbente y a continuación por un medio absorbente. Permite modificar la intensidad de la luz incidente y el coeficiente de absorción del segundo medio, obteniendo el correspondiente espesor de semi-absorción.

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Deducción de la ley de la absorción

 
     
 

Los alumnos de 2º Bachillerato realizan en nuestro Instituto varios experimentos en los que pueden medir el decaimiento de la intensidad luminosa, usando un sensor de luz.

 
     
 
 

Utilizan varias fuentes (bombilla tradicional, bombilla halógena, cañón de luz láser, etc.) y analizar las gráficas obtenidas del decaimiento de la intensidad en relación con las leyes que se esperan en situaciones diversas. Por ejemplo, al trabajar con un rayo unidireccional de luz láser (totalmente colimado), no se produce amortiguación y sí absorción, al usar como fuente de luz una bombilla abierta al aire, esa luz se propaga en todas las direcciones y se producen ambos fenómenos, etc.

Clic aquí y/o encima de la figura adjunta para ver detalles de algunos de estos experimentos.

 
     
 

Por otro lado, en el IES "Sixto Marco" de Elche, un grupo de alumnos de 2º Bachillerato, dirigidos por el profesor Vicent Soler, midieron la intensidad de la luz ultravioleta (UVA) emitida por varios tipos de bombilla. Este estudio tiene particular interés, porque el Sol es un emisor natural de luz UV para la Tierra. Dependiendo del rango de longitudes de onda, la luz UV se denomina UVA (400-315 nm), UVB (315-280 nm) y UVC (280-100 nm). Los tipos UVB y UVC son los más peligrosos para los seres vivos, pero, afortunadamente, de toda la radiación UV procedente del Sol que llega a la superficie de la Tierra, el 99% es UVA, porque que los tipos UVB y UBC son absorbidos rápidamente por la capa de ozono. Aún así, la radiación menos perjudicial (UVA) también es dañina si excede de una determinada dosis. Por ello es interesante evaluar el índice de emisión de radiación UV (y la rapidez con que decae su intensidad) de fuentes artificiales habituales, como bombillas, tubos fluorescentes, etc.

 
     
 

 

En este caso, los estudiantes comprobaron que la bombilla incandescente tradicional es la que emite menos radiación UVA, aunque todas lo hacen en una cantidad insignificante respecto a la radiación UVA procedente del Sol.

Clic aquí  y/o en cima de la foto adjunta para ver un póster-relato de este trabajo experimental, que se presentó en las XIII Jornadas de la Asociación de Profesores de Física y Química Curie (2009).

 
 

Debate histórico sobre la naturaleza de la luz (Volver al índice)

Departamento de Física y Química del IES "Leonardo Da Vinci"