¿Cómo se propaga la luz?

La luz está presente en casi todo lo que hacemos: nos permite leer, distinguir los colores, observar el cielo y utilizar dispositivos como cámaras o teléfonos. Pero ¿cómo se propaga la luz? La respuesta comienza con una idea fundamental: la luz es una forma de energía que viaja mediante ondas electromagnéticas. Puede desplazarse por el vacío, como ocurre entre el Sol y la Tierra, y también atravesar algunos materiales. Su recorrido cambia según el medio que encuentra y según los objetos con los que entra en contacto.

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La luz viaja en forma de ondas

La luz se origina cuando una fuente emite energía. El Sol, una bombilla, una vela o una pantalla son ejemplos de fuentes luminosas. Desde allí, la energía se transmite en todas las direcciones, aunque puede concentrarse o dirigirse mediante espejos, lentes y otros dispositivos.

A diferencia del sonido, la luz no necesita un medio material para propagarse. Por eso puede viajar por el espacio vacío. En el vacío alcanza su máxima velocidad: aproximadamente 300 000 kilómetros por segundo. Cuando atraviesa materiales como el aire, el agua o el vidrio, su velocidad disminuye ligeramente. Esta diferencia explica algunos cambios importantes en su trayectoria.

• Las ondas luminosas transportan energía, pero no trasladan materia de un lugar a otro.
• La luz visible es solo una pequeña parte del espectro electromagnético, que también incluye ondas de radio, microondas, rayos X y rayos ultravioleta.

¿Por qué decimos que se propaga en línea recta?

En un medio transparente y uniforme, la luz se desplaza siguiendo trayectorias rectas. A esta propiedad se le llama propagación rectilínea. Por ejemplo, los rayos del Sol que entran por una ventana forman líneas bastante definidas, y una linterna ilumina una zona que sigue la dirección de su haz.

Esta propiedad permite explicar la formación de sombras. Cuando un objeto opaco se coloca delante de una fuente luminosa, bloquea parte de la luz y detrás aparece una región oscura. El tamaño y la forma de la sombra dependen de la posición de la fuente, del objeto y de la superficie donde se proyecta.

Sin embargo, la luz no siempre conserva una trayectoria recta. Si encuentra un obstáculo pequeño, una abertura estrecha o pasa cerca de ciertos bordes, puede desviarse y extenderse. Este fenómeno se conoce como difracción y demuestra que la luz también presenta comportamientos propios de las ondas.

Qué ocurre cuando la luz encuentra un material

Al llegar a una superficie, la luz puede comportarse de varias maneras. Una parte puede entrar en el material, otra puede regresar y, en algunos casos, una parte puede quedar absorbida. El resultado depende del tipo de superficie y de las propiedades del material.

La reflexión ocurre cuando la luz rebota. En un espejo, las superficies metálicas reflejan la luz de manera ordenada y permiten formar imágenes. En una pared, la superficie es irregular y la luz se refleja en muchas direcciones; por eso podemos verla desde distintos lugares, aunque no funcione como un espejo.

La refracción sucede cuando la luz pasa de un medio a otro, por ejemplo del aire al agua. Como cambia su velocidad, también puede cambiar de dirección. Por eso una pajita dentro de un vaso parece doblada o una piscina puede parecer menos profunda de lo que realmente es.

La absorción ocurre cuando un material retiene parte de la energía luminosa y la transforma, a menudo, en calor. Los objetos oscuros absorben más luz que los claros, mientras que los objetos blancos reflejan una mayor cantidad de luz visible.

No todos los materiales dejan pasar la luz igual

La forma en que un material permite el paso de la luz ayuda a clasificarlo. Los materiales transparentes, como el vidrio limpio o el agua, dejan pasar gran parte de la luz y permiten ver a través de ellos. Los materiales translúcidos, como una cortina fina, dejan pasar solo una parte y las imágenes se ven borrosas. Los materiales opacos, como la madera o el cartón, bloquean la luz.

Estas diferencias tienen aplicaciones cotidianas. Las ventanas aprovechan materiales transparentes para iluminar las habitaciones; las pantallas y algunas lámparas usan materiales translúcidos para distribuir la luz; y las persianas o las paredes opacas sirven para impedir su paso y crear sombra.

También existen materiales diseñados para guiar la luz. En una fibra óptica, la luz avanza por el interior mediante sucesivas reflexiones, lo que permite transmitir información a gran velocidad en las comunicaciones de internet.

Ejemplos para observar cómo se propaga la luz

Es posible comprobar estas ideas con experiencias sencillas y seguras. Si se colocan tres cartones con pequeños agujeros alineados y se ilumina una linterna, la luz pasa. Si uno de los cartones se mueve, el haz deja de atravesar los agujeros. Esto muestra que, en un medio uniforme, la luz sigue una trayectoria recta.

Otra experiencia consiste en observar una moneda dentro de un recipiente vacío mientras alguien añade agua poco a poco. La moneda puede hacerse visible desde una posición en la que antes no se veía, debido a la refracción de la luz en la superficie del agua.

Comprender cómo se propaga la luz ayuda a explicar fenómenos tan distintos como los eclipses, los espejos, las lupas, los arcoíris y las cámaras. En todos ellos intervienen la dirección del recorrido, el medio atravesado y la interacción con los objetos.

• Una sombra aparece cuando un objeto opaco bloquea parte de la luz.
• Un espejo forma imágenes gracias a la reflexión ordenada.
• Una lupa aumenta una imagen porque sus lentes desvían la luz mediante la refracción.
• El arcoíris se produce cuando la luz solar se refracta, se refleja y se separa en varios colores dentro de las gotas de agua.