NATURALEZA DE LA LUZ
La luz es el agente físico por medio del cual los objetos se nos hacen visibles. Su naturaleza es un misterio y son varias las teorías que intentan explicarlo:
- Siglo XVII: Teoría corpuscular de Newton: Descompone la luz en el espectro de las longitudes de onda que la componen a través de un prisma. Considera la luz como materia.
- Teoría ondulatoria de Huygens: La luz es generada por la vibración de las partículas incandescentes, y se propaga a través del éter.
- Teoría electromagnética de Maxwell: La luz está compuesta de ondas que forman parte del espectro electromagnético, y comparte las características del resto de las ondas electromagnéticas.
- Siglo XX: Max Planck: Teoría cuántica (efecto fotoeléctrico). Para explicar los fenómenos fotoeléctricos de intercambio de energía entre materia y luz fue necesario resucitar la teoría corpuscular, considerando el cuanto como átomo de luz.
- Última teoría (De Broglie): Concilia la teoría electromagnética y la cuántica, pues se ha visto que es imposible explicar todo sus comportamientos con una sola de las teorías. La luz se comporta como materia en los procesos de emisión y absorción, luego tiene naturaleza corpuscular (provoca cambios en la materia tal y como la película fotográfica o el sensor digital). Pero se comporta como formada por ondas electromagnéticas en su propagación (difracción, por ejemplo).
La luz es:
- la parte del espectro electromagnético que es capaz de sensibilizar el ojo humano,
- y que se comporta como materia en sus relaciones con otras materias, y como energía electromagnética en la propagación de sus ondas
ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO
- Un espectro es la distribución de la intensidad de una radiación en función de una magnitud característica, tal como la longitud de onda o la frecuencia.
- El espectro electromagnético se encuentra formado por todas las radiaciones electromagnéticas
Todas las ondas del espectro electromagnético tienen las siguientes propiedades en común:
l Son irradiadas a partir de un manantial o fuente energética (lámpara de filamento, antena transmisora, el sol, etc). De ahí que se llamen energía radiante.
l Son irradiadas en líneas o rayos virtualmente rectos. En la luz lo podemos comprobar visualmente por la dirección de las sombras, rayos solares, etc.
l Son capaces de salvar un vacío tal y como el espacio (al contrario del sonido , que debe ser transmitido por vibración dentro de una sustancia portadora)
l Todas ellas se desplazan a una velocidad colosal. En el vacío esta velocidad puede llegar a ser de unos 300000 km/sg. En otras materias transparentes, como el agua y el vidrio, la velocidad disminuye a medida que aumenta la densidad del material.
Parecen desplazarse en forma de ondas (del centro al exterior, como la piedra que se cae al estanque) perpendiculares a la dirección de su desplazamiento.
Dentro del espectro electromagnético, se encuentra el espectro luminoso, cuyas fronteras son el ultravioleta a un lado y el infrarrojo por otro.
Dentro de este espectro luminoso hay una banda más estrecha formada por las longitudes de onda visibles al ojo humano, que las percibe en forma de colores gracias al sistema receptor de tres colores que hay en el ojo.
Cada tipo de estímulo es reconocido como un color y la suma de todos ellos como luz blanca.
Este espectro visible abarca de los 380 nanómetros o 10 a la menos 9 metros de longitud de onda (color violeta, que se corresponde con una frecuencia de 780 Thz) a los 780 nm o 7800 Angstrom (color rojo, que se corresponde con una frecuencia de 380 Thz).
En medio, más o menos, está el verde (546 nanómetros), y la máxima sensibilidad del ojo se encuentra cerca de él (a los 555 nm, en el verde amarillento). Esto tendrá una importancia decisiva a la hora de captar y codificar el color en fotografía digital y transmisiones televisivas.
Una fuente como el sol, emite radiación de todas las longitudes de onda, pero afortunadamente la atmósfera absorbe la mayor parte de las de onda corta y sólo parte de las radiaciones ultravioleta nos llegan a la Tierra.
Diferentes sensores, diferentes sensibilidades al espectro: Peculiaridades del ojo, el ccd y la película
Ojo humano:
El ojo humano, incapacitado para detectar emisiones por debajo de los 400 nm., no aprecia, por ejemplo, los excesos de ultravioleta del ambiente y así, fotografiando sin filtro por encima de los 1.800 m. de altitud, suelen aparecer colores azulados dominando las fotografías, que podrían haber sido eliminados interponiendo un filtro apropiado, y que nosotros no hemos percibido debido a las limitaciones de nuestro sistema de visión.
CCD
Los CCD también tienen un espectro mayor que el del ojo humano, tanto a un lado como al otro del mismo: Los fotositos de los CCD son sensibles al infrarojo, pero llevan un filtro que absorbe dichos rayos antes de que lleguen a la cámara.
Película
Es muy importante que el fotógrafo recuerde que por debajo del espectro visible (con longitudes de onda más cortas y frecuencias más altas), la película, tanto en b/n como en color, sigue siendo impresionable. Las frecuencias más altas tienen mayor energía cuántica, de ahí que produzcan con más facilidad cambios en la emulsión fotográfica.
Hay películas especiales para fotografiar determinada franja del espectro. Algunas películas especiales están sensibilizadas al infrarrojo (Kodak High Speed Infrared, hasta los 900 nm.), y han supuesto hasta hace poco, el límite superior de la fotografía convencional. Sirven para fotogrametría, para funciones tales como observar la salud de los árboles o las irregularidades de un terreno para funciones arqueológicas o urbanísticas.
De igual forma, las radiaciones ionizantes: R-X, rayos gamma, etc., producidas por radioisótopos y emisores artificiales, impresionan todos los tipos de película; esto conviene recordarlo cuando se lleven carretes de alta sensibilidad en el equipaje de mano en aeropuertos, sobre todo de los países del Este cuya emisión es más intensa, para evitar el velado parcial de la película.
Las radiografías, autoradiografías y otros métodos de visualización con radioisótopos, se basan en estas propiedades, pero descartan el uso de cámaras y objetivos por la opacidad del vidrio a las longitudes de onda corta inferiores a 350 nm. Por debajo de los 350 y hasta los 180 nm., habría que utilizar objetivos de cuarzo. La gelatina, además, es opaca por debajo de los 210 nm., por lo que se usan emulsiones especiales. Para fotografiar por debajo de los 190 nm. hay que eliminar además todo rastro de vapor de agua.
EN TEORÍA, HOY PUEDE "FOTOGRAFIARSE" INDIRECTAMENTE CUALQUIER LONGITUD DE ONDA, SIEMPRE QUE EXISTA UN SENSOR ADECUADO.
ESPECTRO LUMINOSO DE EMISIÓN
· Al proporcionar energía a las sustancias químicas, ya sea por calentamiento, iluminación o por descarga eléctrica (procesos de excitación), los átomos de estas sustancias absorben dicha energía y posteriormente la liberan en forma de radiación del espectro luminoso.
· Si esa luz emitida se hace pasar por un prisma, se descompone en radiación luminosa de diferentes colores que pueden recogerse en una pantalla en forma de rayas luminosas de distinta intensidad y grosor.
· A este conjunto de rayas se le denomina ESPECTRO DE EMISIÓN de dicho elemento. Cada elemento tiene un espectro característico, tanto de absorción como de emisión, que se consideran la “huella dactilar” del mismo.
Espectros de emisión y espectros de absorción:
· Cuando una fuente luminosa irradia energía no lo hace en todas las longitudes de onda. Solamente en aquellas de las que está “provisto”. Esas longitudes de onda sirven para caracterizar, por tanto, a cada elemento.
· También ocurre que cuando un elemento recibe energía no absorbe todas las longitudes de onda, sino solo aquellas de las que es capaz de “proveerse”.
· Coinciden por tanto, las bandas del espectro en las que emite radiación con los huecos o líneas negras del espectro de absorción de la radiación, como si un espectro fuera el negativo del otro.
·La materia no puede tener cualquier estado de energía
·La materia solo absorbe o emite luz de unas frecuencias determinadas
·Energía=> frecuencia de la radiación => Espectro luminoso de emisión
ESPECTRALIDAD CONTINUA :
Las fuentes luminosas pueden emitir a la vez, en mayor o menor proporción, todas las longitudes de onda del espectro, o sólo unas franjas del mismo.
Fuentes de espectro contínuo: Es aquel en el cual el pasaje de un color a otro se hace en forma gradual, pasando sin interrupción de un color a otro.
Cuando se mira en forma rasante en un CD se observa un espectro continuo que corresponde la luz que lo ilumina. Rendimiento cromático alto (reproducen los colores de manera natural)
· El sol
· Lámparas de tungsteno
· Lámparas de tungsteno halógeno
ESPECTRALIDAD DISCONTÍNUA:
Es aquel en el cual el pasaje de un color a otro se hace en forma gradual, pasando sin interrupción de un color a otro. Cuando se mira en forma rasante en un CD se observa un espectro continuo que corresponde la luz que lo ilumina.
Cuando la sustancia se encuentra en estado gaseoso da lugar a un espectro discontinuo formado por un conjunto de rayas que corresponden a cada una de las diferentes longitudes de onda de la radiación emitida. Cada elemento produce un espectro con un conjunto de rayas características que sirven para identificarlo.
Fuentes de espectro discontinuo: Tienen un rendimiento cromático bajo (reproducen los colores de manera inexacta):
· Lámparas de descarga de gases (arco de carbón, HMI)
· Fluorescentes (especialmente las no preparadas para rodaje en cine)
En estos dos dibujos observamos la diferencia de iluminar un objeto con una luz blanca de espectro continuo o de espectro discontinuo.
MAYOR RENDIMIENTO CROMÁTICO: ESPECTRO CONTÍNUO.
El caballito esta iluminado con una luz blanca de espectro continuo: La imagen que interpreta nuestro cerebro contiene los mimos colores que el caballito original
MENOR RENDIMIENTO CROMÁTICO: ESPECTRO DISCONTÍNUO
En el dibujo inferior la luz blanca es de espectro discontinuo, carece del espectro rojo, en consecuencia la pintura roja carece de un espectro que reflejar y nuestro cerebro no percibe ese color.
PROPAGACIÓN DE LA LUZ: SOMBRA Y PENUMBRA
-Debido a la propagación rectilínea de la luz, detrás de los cuerpos opacos iluminados queda un espacio oscuro perfectamente delimitado que se llama SOMBRA.
-Cuando se utilizan varios focos, se obtienen zonas cuya iluminación es intermedia entre el máximo correspondiente a la totalidad iluminada y a la sombra. Estas zonas intermedias se conocen con el nombre de PENUMBRA
Las sombras forman parte inseparble de casi todos los dispositivos de iluminación: La única posición en que una lámpara no proyecta sombras es aquella que ocupa la propia lámpara. La calidad, tamaño y forma de la sombra varía de acuerdo con:
lEl área efectiva de la zona luminosa.
lA > área efectiva de la zona luminosa, sombra menos nítida y más zona de penumbra (como en la iluminación de clave alta). Dia de sol, dia nublado.
lEl tamaño del objeto que produce la sombra.
lA > distancia relativa de la fuente luminosa de la superficie, sombra más nítida y menor zona de penumbra. Sombras duras (es lo que ocurre con el sol, debido a lo lejos que está de la Tierra).
lLa distancia relativa de la fuente y el objeto a la superficie sobre la cual se proyecta la sombra.
lA > distancia relativa del objeto de la superficie, mayor será el tamaño de la sombra
PROPAGACIÓN DE LA LUZ : FÓRMULA RAT
·La luz, que se propaga con una trayectoria rectilínea y con una velocidad constante en cada medio, cuando incide sobre un objeto se comporta de muy diferentes formas según las características del mismo
·El estudio de las características de la luz debe emprenderse bajo el principio de la fórmula RAT (acrónimo de reflejada, absorbida y transmitida).
·El enunciado de la fórmula RAT es el siguiente: La energía total de la luz incidente debe equivaler a la suma de la energía de la luz reflejada, absorbida y transmitida.
Reflejada: La luz se encuentra en su camino con un obstáculo en el que no puede entrar, y se produce una devolución de la luz al medio de llegada 
Absorbida: Si el objeto es opaco, absorbe la luz que no refleja, y esa luz desaparece transformándose en energía calorífica en su interior.
Transmitida: Cuando el objeto es transparente, parte de la luz continúa su desplazamiento a través de éste, pero siempre se realiza una mínima refracción.
TIPOS DE REFLEXIÓN :
Cuando la luz alcanza una superficie, una parte de ella es reflejada: El rayo de luz rebota en la superficie y emerge hacia arriba.
En su uso popular, la reflexión se refiere sólo al caso de superficies perfectamente lisas: agua, madera pulida, espejos, etc. Pero no es así; cualquier objeto que no sea luminoso por sí mismo sólo puede ser visto por la luz reflejada.
Ø Reflexión especular: La reflexión a la que nos hemos referido antes, la producida al incidir la luz sobre una superficie lisa o pulimentada, se llama reflexión especular. Si dos o más rayos son reflejados es posible que produzcan una imagen virtual, vertical o invertida de la fuente, puesto que la trayectoria de los rayos reflejados es ordenada. Se produce siguiendo un camino determinado por las leyes de Snell:
•El rayo incidente, la normal (recta perpendicular a la superficie en el punto del incidencia del rayo luminoso con la supereficie) y el rayo reflejado están en el mismo plano.
•El ángulo de incidencia (ángulo formado por el rayo incidente y la normal) y el de reflexión (ángulo formado por la normal y el rayo reflejado) son iguales.
Ø Reflexión difusa: Si el objeto no es suave, sino microscópicamente irregular, la luz se refleja en todas direcciones. La luz que antes presentaba trayectorias ordenadas (rayos paralelos) resulta desordenada o difusa. También cumple las leyes de Snell, sólo que en una superficie que tiene innumerables normales, por lo cual la trayectoria de los rayos no es ordenada y no forma una imagen virtual. Distinguimos el color de todos los objetos a través de la reflexión difusa, de aquellas longitudes de onda que la materia no absorbe.
Ø Reflexión semiespecular: Cuando la luz llega a una superficie lisa mate es reflejada en ángulos ligeramente diferentes pero en la misma dirección general, dando lugar a una reflexión intermedia que comprende un porcentaje variable de reflexión especular y otro de reflexión difusa.
TIPOS DE REFLEXION según cómo afecta a las longitudes de onda :
Reflexión acromática: Cuando se reflejan todas las longitudes de onda por igual. Los reflejos acromáticos son neutros; cuando el porcentaje de reflexión acromática es elevado, la superficie aparece blanca, y cuando es bajo, negra. Los niveles intermedios de reflexión son los grises.
Reflexión cromática: Cuando la reflexión no afecta por igual a todas las longitudes de onda. Cuando esto ocurre, nuestros ojos ven la superficie con una dominante cromática específica, es decir, de un color determinado.
REFRACCIÓN, LEYES DE SNELL DE LA REFRACCIÓN, GRADOS DE DESPLAZAMIENTO
A. REFRACCIÓN DE LA LUZ
Podemos definir la refracción como el cambio brusco de dirección que experimenta un rayo luminoso en su propagación al cruzar, con un cierto ángulo de incidencia, un medio transparente de distinta densidad, como consecuencia de la distinta velocidad de propagación de la luz en cada uno de esos medios.
Cuando la luz pasa de un medio de propagación a otro, con una densidad óptica diferente, sufre un cambio de velocidad al que acompaña, si no entra perpendicular al medio, un cambio de dirección en su trayectoria de propagación.
Si un rayo luminoso se propaga por la atmósfera y atraviesa el cristal de nuestra ventana con un cierto ángulo de incidencia, sufre, al introducirse en el cristal, una disminuición de su velocidad, puesto que pasa a un medio más denso, que se manifiesta por una inclinación del rayo hacia la línea normal.
Cuando este rayo luminoso emerge del cristal para pasar de nuevo al aire, sufre un aumento de velocidad (pasa a un medio menos denso) y se separa de la normal. Es decir, recupera su velocidad y su trayectoria primitiva: el rayo emergente es paralelo al rayo incidente.
B. LEYES DE SNELL DE LA REFRACCIÓN
La refracción se rige por la leyes de Snell:
l El rayo normal, el rayo incidente y el rayo refractado se encuentran en el mismo plano
l Entre el seno del ángulo de incidencia i y el de refracción r hay una relación constante (índice de refracción) que es numéricamente igual al cociente entre las respectivas velocidades de propagación de la luz en los distintos medios. O, dicho de otra manera:
• El seno del ángulo de incidencia por el índice de refracción del primer medio es igual al seno del ángulo de refracción por el índice de refracción del segundo medio.
l Índice de refracción del segundo medio respecto al primero: Es el cociente entre la velocidad de la luz en el primer medio y la velocidad de la luz en el segundo.
C. REFRACCIÓN: GRADOS DE DESPLAZAMIENTO
• El grado de desplazamiento de un rayo al atravesar el cristal depende de:
l La longitud de onda del rayo de luz
l El cociente del índice de refracción de los dos medios
l El ángulo que forma el rayo incidente con la normal (perpendicular al dioptrio)
l Estas dos últimas variables quedan expresadas en la fórmula de la segunda ley de Snell:
El índice de refracción del primer medio por el seno del ángulo de incidencia = El índice de refracción del segundo medio por el ángulo de refracción
Ángulo crítico o ángulo límite (es lo mismo):
• Si un rayo refractado atraviesa un cristal en un ángulo aproximado de 41º sobre la normal, este corre a lo largo de la superficie del cristal cuando emerge. Esta característica se conoce como “emergencia de roce”.
• Se llama ángulo crítico o ángulo límite al ángulo de incidencia que corresponde con un ángulo de refracción de 90º (es decir, el rayo incidente que se corresponde con que el rayo refractado resbale por la superficie de separación de los medios).
• Un rayo que incida con un ángulo superior al crítico no se refracta, sino que se refleja en la superficie de separación de los medios, que actúa como un espejo. Este fenómeno se conoce como reflexión total de la luz.
• Para calcular todos los ángulos en que los rayos van a sufrir reflexión interna dentro del material, se calcula el ángulo crítico para un material dado, utilizando para ello la segunda ley de Snell de la siguiente manera:
• Índice de refracción del primer medio x seno del ángulo de refracción del primer medio= Índice de refracción del segundo medio por el seno del ángulo de refracción (90º)
• Por ejemplo, para un índice de refracción del agua de 1’3 (agua):
• 1’3 x sen x = 1(índice de refracción del aire) x sen 90º
• Luego, x= 48º (aplicar lo del arcoseno)
• Para el agua el ángulo crítico vale 48º y para el vidrio 41º. (Fórmula de la segunda ley de Snell)
•Se denomina reflexión interna total 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.
•Este fenómeno solo se produce para ángulos de incidencia superiores a un cierto valor crítico, θc. Para ángulos mayores la luz deja de atravesar la superficie y es reflejada internamente de manera total.
•La reflexión interna total solamente ocurre en rayos viajando de un medio de alto índice refractivo hacia medios de menor índice de refracción.
•La reflexión interna total se utiliza en fibra óptica para conducir la luz a través de la fibra sin pérdidas de energía. En una fibra óptica el material interno tiene un índice de refracción más grande que el material que lo rodea. El ángulo de la incidencia de la luz es crítico para la base y su revestimiento y se produce una reflexión interna total que preserva la energía transportada por la fibra. 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.
ABSORCIÓN : ABSORCIÓN DE LA LUZ
•La absorción de la luz es la cantidad de luz que, incidiendo sobre una superficie, no es transmitida ni reflejada, sino que se queda atrapada en el interior de la superficie produciendo, normalmente, calor, o, a veces, un cambio químico como en la emulsión fotográfica.
•Todas las superficies absorben parte de la luz que llega a ellas. Algunas, como el negro de las lámparas, absorben toda la luz. Otras, como el papel blanco, muy poca.
•El color es el resultado de la absorción selectiva de los rayos de luz de ciertas longitudes de onda. Si la luz blanca incide sobre una superficie que absorbe los rayos rojos y verdes, la superficie aparece azul al ojo, debido a que es la única luz visible reflejada por la superficie.
Según su grado de absorción, los materiales se dividen en:
•Transparente: Material óptico que transmite los rayos de luz de acuerdo con una estructura regular. Si todas las longitudes de onda son transmitidas de forma regular, se dice que el medio tiene una transmisión acromática. Si transmite libremente algunas longitudes de onda, pero absorbe otras total o parcialmente, la transmisión es cromática ( el material transparente transmite luz de su propio color mientras que absorbe los colores complementarios).
•Translúcido: Material que transmite los rayos de luz pero los desordena, dirigiéndolos en todas las direcciones
•Opaco: Reflejan luz del color que los distingue y absorben las demás longitudes de onda.
Según la manera de absorber las distintas longitudes de onda, los materiales se dividen en:
•Incoloro: Aquel material translúcido o transparente que se comporte de manera homogénea con todas las longitudes de onda recibidas.
•Blanco: Refleja en todas las direcciones, y sin absorción, todas las radiaciones visibles recibidas.
•Negro: Aquel que absorbe todas las radiaciones recibidas sin transmitir ni reflejar ninguna.
•Gris: Material que transmite o difunde parcialmente, pero por igual, todas las radiaciones incidentes.
•Coloreado: Absorbe o transmite (transmisión cromática) todas las longitudes de onda recibidas, en función de su longitud de onda.
DIÓPTRICOS-CATÓPTRICOS-CATADIÓPTRICOS
•Todos los objetivos que se utilizan en fotografía, cine y tv son dióptricos, basados en la refraccion de la luz (lentes compuestas, convergentes principalmente y divergentes para corregir aberraciones).
•Los objetivos utilizados para astronomía son catóptricos (basados en la reflexión de la luz, formados por espejos).
•Hay otros objetivos a los cuales se les llama catadióptricos, que combinan lentes y espejos (o sea, refracción y reflexión). Son potentes teleobjetivos, de gran distancia focal comparativamente a su tamaño, y se utilizan en fútbol o toros, para hacer planos detalle del terreno de juego o la plaza sin que el objetivo sea tan largo que corra el peligro de cabecear. Se caracterizan por ser más anchos que los objetivos normales y tener un círculo negro en el centro.
INTERFERENCIA:
•El principio de superposición de ondas es aplicable a las ondas luminosas. Una interferencia es el efecto que se produce cuando dos trenes de ondas chocan entre sí.
•Si las ondas se superponen estando en oposición de fase, la intensidad resultante será mínima (interferencia destructiva), pero si tienen la misma fase se produce una intensidad resultante máxima (interferencia constructiva).
•Cuando las dos superficies de un medio delgado y transparente se hallan separadas por una fracción de longitud de onda, los reflejos interfieren unos con otros y se extinguen o se intensifican (fenómeno de superposición de ondas). Es lo que ocurre en las burbujas de jabón.
•Los colores espectrales que se ven en esas burbujas son causados por interferencias de ondas de luz.
•La interferencia conduce generalmente a la producción de colores. Si la luz es inicialmente blanca, solamente se extinguen aquellas longitudes de onda para las cuales el espesor de la película produce interferencia, y la luz residual es coloreada.
•La interferencia destructiva se utiliza en el recubrimiento de los objetivos, para anular las pérdidas sufridas por la reflexión y aumentar así su poder de transmisión.
•La interferencia constructiva se utiliza también en los filtros y espejos dicroicos (separadores de haz de las cámaras), donde una determinada banda del espectro es reflejada mientras que las demás son transmitidas.
•La interferencia también se utiliza en la holografía. Un holograma es la fotografía de un tren de interferencias, en que las ondas están ligeramente desfasadas.
•La interferencia se utiliza en la fabricación de discos ópticos.
DIFRACCION :
ØLa difracción es la excepción a la trayectoria rectilínea de la luz. Se produce cuando la luz se desplaza muy cerca de un borde opaco.
ØEl término difracción viene del latín diffractus que significa quebrado. La etimología alude al fenómeno por el que una onda puede contornear un obstáculo en su propagación, alejándose del comportamiento de rayos rectilíneos
ØLos rayos que pasan cerca de un borde son ligeramente desviados, debido a la naturaleza ondulatoria de su desplazamiento, tal y como estudió Huygens en su experimento del principio de Huygens, que demuestra que cuando un rayo de luz sortea un obstáculo se forman nuevos frentes de ondas.
ØCuando un rayo de luz pasa por un orificio suficientemente pequeño, su propagación no continúa siendo rectilínea, sino que se observan franjas cerca del margen de su imagen geométrica.
ØEn fotografía, la luz que pasa por los bordes del diafragma del objetivo es difractada, desviándose de su trayectoria real formadora de imágenes.. Cuando el objetivo está completamente abierto, el porcentaje de luz difractada es muy pequeño. En cambio, cuando se cierra, dejando una abertura muy pequeña, el porcentaje de luz difractada constituye una porción apreciable del total, lo cual reduce la nitidez de la imagen. De ahí que los diafragmas excesivamente cerrados, pese a que creen menores círculos de confusión, tampoco sean los mejores para la nitidez de la imagen.
POLARIZACIÓN :
ØLas ondas de la luz – ondas transversales- vibran en planos en todas las direcciones perpendiculares a la dirección del desplazamiento
ØLa luz polarizada está formada por fotones individuales cuyos vectores de campo eléctrico están todos alineados en la misma dirección.
ØLa luz normal es no polarizada, porque los fotones se emiten de forma aleatoria, mientras que la luz láser es polarizada porque los fotones se emiten coherentemente. Cuando la luz atraviesa un filtro polarizador, el campo eléctrico interactúa más intensamente con las moléculas orientadas en una determinada dirección. Esto hace que el haz incidente se divida en dos haces con vectores eléctricos perpendiculares entre sí. Un filtro horizontal absorbe los fotones con vector eléctrico vertical (como se muestra en la ilustración). Un segundo filtro girado 90° respecto al primero absorbe el resto de los fotones; si el ángulo es diferente sólo se absorbe una parte de la luz.
Sin embargo, bajo ciertas circunstancias –como la utilización adecuada de un filtro polarizador- las ondas de luz pueden verse obligadas a vibrar en un solo plano. Esta luz se llama polarizada y el plano que queda es el plano de polarización.
ØEl ojo humano no puede distinguir normalmente si una luz es o no polarizada, pero la polarización facilita al fotógrafo ciertos efectos visuales útiles y espectaculares. La polarización de la luz puede producirse, entre otras cosas, por:
l Reflexión especular: El color de la mayoría de los objetos está en los reflejos difusos, aunque la mayoría de las superficies emite reflejos difusos y especulares. Los reflejos especulares son acromáticos y están parcialmente polarizados. En general, al fotografiar ambos tipos de reflejos, la parte difusa cromática del reflejo es diluida por la parte especular, de manera que se reduce la saturación del color de la superficie. Si se utiliza un filtro polarizador y se le hace girar de forma que bloquee la porción polarizada de la luz, para que no llegue al objetivo, la foto mostrará mayor cantidad de luz difusa cromática de la superficie, en la cual aumenta la saturación del color.
l Dispersión simple: la luz puede ser polarizada por la dispersión de finísimas partículas tales como las moléculas de gas, de polvo, etc. . El ejemplo más importante de esto es la luz de un cielo azul despejado. La máxima polarización se da en la luz del cielo azul a 90º respecto a la dirección del sol. En el hemisferio norte esto significa la parte occidental del cielo por la mañana, la parte oriental a mediodía y en todo el horizonte con el sol en el cenit. No obstante, aún en circunstancias de máxima polarización, una gran porción de la luz queda sin polarizar. Se puede conseguir una intensificación del color azul mediante un filtro polarizador.
l Absorción selectiva: Los cristales dicroicos absorben toda la luz que les llega en un plano específico, y transmiten toda la luz que llega en un plano perpendicular al anterior.
MAGNITUDES CARACTERISTICAS :
A. UNIDADES FOTOMÉTRICAS
• Hay que considerar dos cosas: la energía radiométrica (que la da la amplitud de la longitud de onda o del conjunto de longitudes de onda), pero principalmente la energía fotométrica de la radiación, es decir, la capacidad de esa energía radiométrica de sensibilizar el ojo humano.
• Una radiación rica en infrarrojos, por ejemplo, puede tener mayor energía radiométrica que otra que no lo tenga, pero esa energía no impresionará a nuestro ojo. Recordemos la curva de sensibilidad fotópica y la escotópica.
• Recordemos que, con iluminación fotópica, la mayor sensibilidad del ojo humano es a 555 nanómetros. De esa longitud de onda, 1 watio de potencia produce 683 lúmenes. Con una longitud de onda distinta, bajarán los lúmenes producidos (fórmula).
B. MAGNITUDES COMUNES A CUALQUIER MOVIMIENTO ONDULATORIO
lElongación: La distancia existente entre el punto de equilibrio y el lugar donde se encuentra la partícula del medio propagación en un momento dado se denomina elongación. La máxima elongación recibe el nombre de amplitud.
lAmplitud: La amplitud de la radiación electromagnética se relaciona con la energía del movimiento vibratorio y determina indirectamente el brillo o la intensidad de la luz.
lVelocidad de propagación: Siguiendo una trayectoria rectilínea, la velocidad de las ondas es constante en cada medio específico, e independiente tanto de la fuente que la genera como del espectador. La velocidad de la luz en el vacío es de 300.000 km./sg. En el aire es ligeramente inferior . Al pasar de un medio a otro lo único que permanece constante es la frecuencia (que da el color); la velocidad varía de forma diferente para cada longitud de onda.
lLongitud de onda. La longitud de onda es la distancia desde un punto determinado de una onda al punto correspondiente de la siguiente onda. Su unidad, por tanto, es la unidad de longitud, el metro. Por la pequeñez de la longitud de las ondas, se emplean los submúltiplos nanómetro (nm), que equivale a la milmillonésima parte del metro (10 a la menos 9 m) y el Ángstrom (A con circulito arriba) que equivale a la diezmilmillonésima parte del metro.
lLa frecuencia es el número de vibraciones en la unidad de tiempo. Su unidad es el ciclo por segundo (Hz o herzio desde 1965 en honor a Hertz).
lPeriodo. El tiempo que se emplea para completar una vibración completa (longitud de onda) se denomina periodo (T). El número de vibraciones completas que se realizan por unidad de tiempo recibe el nombre de frecuencia. Por lo tanto, f=1/T.
•Velocidad = Frecuencia X longitud de onda. (c = f. )
•Frecuencia= 1/Periodo (f= 1/T)
A. TEMPERATURA DE COLOR
Tal y como hemos visto antes, el color de la luz que percibimos viene definido físicamente por la longitud de onda de la radiación. Pero en la Naturaleza no solemos ver longitudes de onda puras, sino una mezcla del espectro. La medida práctica para medir esta mezcla de longitudes de onda es la temperatura de color.
• La temperatura de color es la medida de distribución de la energía sobre el intervalo espectral de un foco luminoso que da un espectro continuo: es decir, es un método para expresar la composición espectral de la luz.
• La temperatura de color de una fuente lumínica es la temperatura a la que hay que calentar un cuerpo negro (el radiador planckiano, teórico absorbente de toda la luz incidente en él) para que emita luz del mismo color que la fuente lumínica en cuestión.
• La temperatura de color se expresa en grados Kelvin, que tienen la misma magnitud que los grados centígrados pero están basados en el cero absoluto, el punto de fusión del hielo (-273º c).
• La temperatura de color constituye un procedimiento fácil para comparar y especificar la blancura de los focos luminosos en la fotografía en color.
• La medidas de la temperatura de color son aplicables a todas las fuentes luminosas incandescentes sólidas tales como las lámparas de flash, de filamento, etc. Para las lámparas de descarga no pueden establecerse con precisión la temperatura de color, ya que no tienen un espectro realmente continuo. Cuando se hace referencia a las temperaturas de estas fuentes se trata solamente de aproximaciones.
• Vela1500º KLámpara 60 W 2800º KLuz Tungsteno3200º KSol a mediodía5400º KSol directo (mediodía)6000º K
• Otra forma de expresar la temperatura de color es la escala de mireds (microreciprocal degrees). El valor en mireds de una fuente luminosa es igual a 1.000.000 dividido por su temperatura de color en grados Kelvin. Así una temperatura de color de 5000º K corresponde a 1.000.000/5000= 200 mireds
E. MEDIDAS DE INTENSIDAD DE LA LUZ
Intensidad. Hay cuatro conceptos básicos:
• Energía de las fuentes luminosas. Unidades:
l Candela: Medida internacional de la iluminación ahora mismo. Definida como 1/60 de la intensidad luminosa de 1 cm de un cuerpo negro a la temperatura de solidificación del platino.
l Lumen: Medida del flujo luminoso. Es la intensidad de luz incidente sobre un metro cuadrado de una esfera hueca de 1 m de radio, en el centro del cual hay una fuente luminosa de una candela.
l Lumenes por vatio: Medida de la eficacia de la fuente luminosa (rendimiento lumínico). Depende de las características de la fuente luminosa. También depende de la longitud de onda. Recordemos que el ojo humano en visión fotópica es más sensible a las longitudes de onda de alrededor de 555 nanómetros. Por ello, esas son las longitudes en las que el rendimiento lumínico por watio es mayor.
• Intensidad de la luz incidente sobre un sujeto. La intensidad de la luz incidente sobre un sujeto se mide en:
l Lux: Un lumen por metro cuadrado. Hay fotómetros que miden en luxes.
l Foot-candles (solo en USA). Un foot-candle es igual a 10,74 lux
•I ntensidad de la luz reflejada sobre un sujeto. Se mide en:
l Nit: Candela por metro cuadrado.
l Apostilb: Lumen por metro cuadrado.
F. DITRIBUCIÓN DE LA LUZ : La intensidad luminosa decrece al separarnos del foco luminoso
•Dado que la luz se desplaza en linea recta, los rayos procedentes de un manantial puntiforme tenderán a separarse al aumentar la distancia. Debido a ello, una superficie pequeña cercana a un manantial luminoso, recibirá igual cantidad de luz que otra más grande a mayor distancia; es decir la intensidad luminosa decrece al separarnos del foco luminoso.
La variación de la intensidad de la luz con la distancia se rige por la LEY DEL CUADRADO INVERSO, y es fundamental conocerla pues es la causa de muchos errores fotográficos.
Intuitivamente suele pensarse que al doblar la distancia de un objeto a un punto de luz, la luz disminuiría a la mitad, pero en realidad lo hace a la cuarta parte.
Según dicha ley:
"Cuando una superficie está iluminada por un manantial de luz puntiforme, la intensidad de la iluminación es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia respecto al foco de luz.“
Ø Es decir, si la distancia se dobla, la iluminación disminuye a 1/2 al cuadrado, es decir a 1/4.
Ø Esto resulta fácil de comprobar si en una habitación oscura colocamos un a cartulina blanca a una distancia dada de una bombilla y tomamos la medida de la luz sobre ella con un fotómetro; si ahora separamos la bombilla al doble de luz, el fotómetro nos informará de que recibe la cuarta parte de luz que a la distancia anterior.
Ø Esta ley sólo se es aplicable a fuentes puntuales, no a fuentes extensas.
Ley del coseno
• En el caso de que el rayo de luz incidente no sea perpendicular a la superficie, hay que añadir otra particularidad a la Ley del Cuadrado Inverso: hay que considerar el ángulo que forma la fuente luminosa con la normal a la superficie iluminada:
• E(lux)= (I (cd)/ d (m) al cuadrado) x coseno del ángulo que forma la luz con la línea de dirección de la cámara al objeto
• La componente horizontal de la iluminancia (EH) se calcula con la ley del coseno, y se corresponde con la luz que incide sobre una superficie cuando la fuente luminosa no está situada de manera perpendicular a la superficie.
• Al igual que la ley del cuadrado inverso, el resultado se calcula en luxes y se mide a través de un luxómetro o fotómetro de luz incidente.
