Definición, ¿Qué es la luz?:
La luz, es la radiación electromagnética que puede ser detectada por el ojo humano. La radiación electromagnética se produce en un rango extremadamente amplio de longitudes de onda, desde rayos gamma con longitudes de onda inferiores a aproximadamente 1×10^−11 metros hasta ondas de radio medidas en metros. Dentro de ese amplio espectro, las longitudes de onda visibles para los humanos ocupan una banda muy estrecha, desde aproximadamente 700 nanómetros (nm; billonésimas de metro) para luz roja hasta aproximadamente 400 nm para luz violeta. Las regiones espectrales adyacentes a la banda visible a menudo se denominan también luz, infrarroja en un extremo y ultravioleta en el otro. La velocidad de la luz en el vacío es una constante física fundamental, cuyo valor actualmente aceptado es exactamente 299792458 metros por segundo, o aproximadamente 186282 millas por segundo.
Espectro visible de luz:
Cuando la luz blanca se separa mediante un prisma o una rejilla de difracción, aparecen los colores del espectro visible. Los colores varían según sus longitudes de onda. El violeta tiene las frecuencias más altas y las longitudes de onda más cortas, y el rojo tiene las frecuencias más bajas y las longitudes de onda más largas. (Crédito: Encyclopædia Britannica, Inc.)
No hay una respuesta única a la pregunta "¿Qué es la luz?". El físico está interesado en las propiedades físicas de la luz, el artista en una apreciación estética del mundo visual. A través del sentido de la vista, la luz es una herramienta principal para percibir el mundo y comunicarse dentro de él. La luz del Sol calienta la Tierra, impulsa los patrones climáticos globales e inicia el proceso de la fotosíntesis que sustenta la vida. En la escala más grande, las interacciones de la luz con la materia han ayudado a dar forma a la estructura del universo. De hecho, la luz proporciona una ventana al universo, desde escalas cosmológicas a escalas atómicas. Casi toda la información sobre el resto del universo llega a la Tierra en forma de radiación electromagnética. Al interpretar esa radiación, los astrónomos pueden vislumbrar las primeras épocas del universo, medir la expansión general del universo y determinar la composición química de las estrellas y el medio interestelar. Así como la invención del telescopio amplió dramáticamente la exploración del universo, también la invención del microscopio abrió el intrincado mundo de la célula. El análisis de las frecuencias de luz emitidas y absorbidas por los átomos fue un ímpetu principal para el desarrollo de la mecánica cuántica. Las espectroscopias atómicas y moleculares continúan siendo las herramientas principales para explorar la estructura de la materia, proporcionando pruebas ultrasensibles de modelos atómicos y moleculares y contribuyendo a los estudios de reacciones fotoquímicas fundamentales .
La luz transmite información espacial y temporal. Esta propiedad forma la base de los campos de la óptica y las comunicaciones ópticas y una miríada de tecnologías relacionadas, tanto maduras como emergentes. Las aplicaciones tecnológicas basadas en las manipulaciones de la luz incluyen láseres, holografía y sistemas de telecomunicaciones de fibra óptica.
En la mayoría de las circunstancias cotidianas, las propiedades de la luz pueden derivarse de la teoría del electromagnetismo clásico, en la que la luz se describe como campos magnéticos y eléctricos acoplados que se propagan a través del espacio como una onda viajera. Sin embargo, esta teoría de ondas, desarrollada a mediados del siglo XIX, no es suficiente para explicar las propiedades de la luz a muy bajas intensidades. En ese nivel, se necesita una teoría cuántica para explicar las características de la luz y para explicar las interacciones de la luz con los átomos y las moléculas. En su forma más simple, la teoría cuántica describe la luz como un conjunto de paquetes discretos de energía, llamados fotones. Sin embargo, ni un modelo de onda clásico ni un modelo de partículas clásico describen correctamente la luz. La luz tiene una naturaleza dual que se revela solo en la mecánica cuántica. Esta sorprendente dualidad onda-partícula es compartida por todos los componentes primarios de la naturaleza (p. Ej., Los electrones tienen aspectos similares a partículas y ondas). Desde mediados del siglo XX, los físicos han considerado que una teoría más completa de la luz, conocida como electrodinámica cuántica (QED), es completa. QED combina las ideas del electromagnetismo clásico, la mecánica cuántica y la teoría especial de la relatividad.
