Introducción a la luz

lo que quiero hacer en este vídeo es hablar sobre el fenómeno de la luz que al menos para mí es misteriosa ya que en un nivel define nuestra realidad quizá es una de las características que más definen nuestra realidad todo lo que vemos cómo percibimos la realidad se basa en la luz siendo rebotada por los objetos o doblándose acerca de objetos o siendo disfrutada por objetos siendo percibida por nuestros ojos los cuales envían señales a nuestro cerebro y éste crea modelos de las cosas que nos rodean así que es una característica que define nuestra realidad pero también cuando realizamos experimentos con la luz y la analizamos con más detalle nos encontramos que tiene unas propiedades misteriosas y en gran medida aún no es totalmente comprendida una de las muchas cosas sorprendentes de la luz y eso no sólo es característico de la luz sino de cualquier cosa que observamos a un nivel cuántico pero en el caso de la luz ésta se va a comportar tanto como ondas y como particular artículo y esto probablemente no es tan intuitivo para ustedes ya que tampoco es intuitivo para mí en mi vida estoy acostumbrada a ciertas cosas que se comporten como onda como las ondas de sonido o las ondas en el océano y también estoy acostumbrada a ciertas cosas que se comporten como partículas como el básquetbol o como mi taza de café no estoy acostumbrada a ver cosas que se comporten de ambas formas así que realmente depende del experimento que usemos como percibimos la luz cuando lo observamos como partícula nos encontramos con lo que einstein investigó en su trabajo del efecto fotoeléctrico que no veremos en detalle aquí quizás más adelante en otro vídeo cuando comencemos a pensar en mecánica cuántica lo veamos así que podemos ver la luz como un tren de partículas las cuales se mueven a la velocidad de la luz de lo cual hablaremos en un momento y estas partículas las llamamos fotones fotones si vemos la luz como una onda si vemos la luz reflejada en un prisma como en este ejemplo veremos a la luz como una onda y tendrá las propiedades de una onda va a tener una frecuencia y una longitud de onda como las otras ondas y así también podemos calcular su velocidad como en las demás ondas su velocidad es la frecuencia por la longitud de onda y aún si ignoramos este comportamiento como de partículas y nos concentramos en el aspecto del comportamiento de onda de la luz nos encontraríamos que esto sigue siendo fascinante ya que la mayor parte de las ondas requieren un medio para viajar por ejemplo si yo me fijo en cómo es que el sonido viaja a través del aire suponiendo que estas son las partículas que hay en el aire por dónde va a transmitirse una onda de sonido y lo que va a hacer esta onda de sonido es que va a comprimir algunas de estas moléculas de aire y estas partículas que se comprimieron a su vez se van a comprimir con las partículas que tienen juntos por lo que en el aire tendremos áreas podemos decir con mayor presión y áreas con menos presión incluso podríamos dibujarlas así las áreas con mayor presión van a ser así y luego van a haber áreas con baja presión mayor presión menos presión y conforme estas partículas golpean entre sí y nuestra onda va viajando digamos que hacia la derecha veríamos a esta onda de sonido viajando hacia la derecha pero todo esto se basa con la energía que se va transmitiendo en este medio y yo estoy acostumbrada a visualizar las ondas de esta manera pero la luz no necesita de un medio para viajar así que la luz no necesita para viajar de hecho la luz viaja más rápido cuando se encuentra en el vacío cuando viaja a través de nada y viaja a una velocidad increíble viaja a 3 por 10 a la 8 metros por segundo sólo para que se den una idea estos son 300 millones de metros en un segundo otra forma de ver esto es que a la luz le tomaría menos de una séptima parte de un segundo viajar alrededor de la tierra o viajar siete veces alrededor de la tierra en un segundo así que es algo tremendamente rápido y esta no es sólo una velocidad tremendamente rápida también nos dice que la luz es algo fundamental en nuestro universo ya que no sólo tiene una velocidad inimaginable tiene la velocidad rápida no sólo físicamente sino en toda la física nada puede viajar más rápido que la velocidad de la luz y esto es otra cosa que es poco intuitiva para nosotros al menos en nuestro día a día imaginen que algo va a cierta velocidad y no se tiene una hormiguita arriba que está yendo todavía más rápido encima de este objeto que se está moviendo así que si se estuviera moviendo en la misma dirección nuestra hormiguita estaría yendo más rápido pero nada puede viajar más rápido que la luz esto es completamente imposible al menos con nuestro entendimiento actual de la física así que no es sólo una velocidad rápida es la velocidad más rápida que puede haber la más rápida que puede existir la más rápida que puede existir y esto de aquí es una aproximación es 2.98 y algo más por 10 a la 8 metros por segundo pero 3 por 10 a la 8 metros por segundo es una buena aproximación y dentro del espectro de luz visible y en un momento voy a explicar a qué me refiero con esto del espectro visible ustedes sin duda están familiarizados con los colores pueden imaginarse un arco iris el arco iris ocurre cuando la luz del sol la luz blanca del sol está haciendo refractada por un prisma o en el caso de los arco iris pues por pequeñas gotas de agua y eso lo podemos ver más claramente cuando tenemos la luz blanca refractada con un prisma como lo tenemos aquí las diferentes longitudes de onda de la luz ya que la luz blanca contiene a todos estos colores cada longitud de onda o cada color se refracta de manera diferente al menos por un prisma como es en el caso de esta imagen las longitudes de onda de alta frecuencia el violeta y el azul se refracta en más por lo que su dirección se va a doblar más al menos se va a retractar más que las otras longitudes de onda como lo son el rojo y el amarillo y si quieren ver la longitud de onda de la luz o al menos la parte visible de la luz se encuentra entre los 400 nanómetros y los 750 nanómetros y mientras mayor sea la frecuencia como en esta sección tendrá más energía la onda una mayor frecuencia significa que cada uno de estos fotones tiene más energía tiene una mayor habilidad de pasar energía cinética y golpear electrones y sacarlos de sus órbitas vamos a escribirlo mayor frecuencia a mayor frecuencia significa mayor energía mayor energía y bueno me sigo refiriendo a esta idea de la luz visible y se dan cuenta que la luz es parte de un fenómeno mucho más grande si quisiéramos ampliar la discusión de esto podríamos decir que la luz visible es sólo una parte del espectro electromagnético así que la luz es solamente radiación electromagnética es radiación radiación electro magnética electromagnética y lo que hablamos de la luz hace un momento sobre las propiedades como onda y las propiedades como partícula no son exclusivas de la luz visible se aplican a todo el espectro de radiación electromagnética a frecuencias muy bajas o longitudes de onda muy grandes hablamos de cosas como las ondas de radio que es lo que nos permite escuchar el radio de nuestro auto por ejemplo lo que permite que nuestros teléfonos celulares se comuniquen con las torres celulares tenemos también las microondas que son las cosas que hacen que comiencen a vibrar las moléculas de agua en nuestra comida para que comiencen a calentarse y se cocinen también tenemos el infrarrojo que es lo que genera nuestro cuerpo con el calor y por eso podemos detectar personas a través de muros mediante cámaras infrarrojas tenemos la luz visible y la luz ultravioleta la radiación ultravioleta que viene del sol y que hace que nos bronce mos o que incluso se nos queme la piel tenemos los rayos x- que es la radiación que atraviesa el material suave nos permite visualizar los huesos y tenemos rayos gamma radiación de muy alta energía que se genera de cuásares y otros fenómenos físicos todos estos son ejemplos de exactamente la misma cosa y sucede que nosotros solo percibimos una parte de estas frecuencias lo que conocemos como luz visible y ustedes me pueden decir bueno como es posible que nos hayamos adaptado a observar justamente estas frecuencias estas frecuencias y acá y pongo entre comillas ver es lo que podemos ver así directamente con nuestros ojos y la razón o al menos lo que yo creo que es la mejor razón que explica esto es porque estas son las frecuencias en las que nuestro sol genera mayor radiación electromagnética si viven en la tierra su especie se va a adaptar mejor a observar las cosas con base en la energía que reflejan o la energía electromagnética que reflejan y es más útil percibir a aquellas cosas que reflejan la mayor cantidad de radiación electromagnética y es posible que en otras realidades o en otros planetas hay especies que perciban más por ejemplo de la luz ultravioleta o del extremo infrarrojo incluso hay en la tierra ciertos organismos que funcionan mejor en alguno de estos extremos pero resulta que nosotros podemos ver mejor en el conjunto de frecuencias que coincide con que el sol genera más energía vamos a dejarlo aquí creo que esta fue una buena introducción al tema y si cualquiera de estas cosas que vimos durante este vídeo les parece poco intuitiva o confusa esta dualidad de partícula y onda que representa la luz la idea de la transferencia de energía a través de un vacío si todo esto les parece poco intuitivo no se preocupen no son los únicos que están así esto es poco intuitivo incluso para el mejor de los físicos así que no se preocupen ustedes ya se encuentran en la punta del pensamiento físico