- Exemples de cossos lluminosos i no lluminosos
- objectes lluminosos
- Objectes no lluminosos
- Característiques dels cossos lluminosos i la seva llum
- fotons
- Com generen la llum els cossos lluminosos?
- Tot el que veiem és el passat
- Dualitat de la llum
- Colors i espectre visible
- El cos negre lluminós, l'energia i l'ímpetu
- referències
S'anomena cos lluminós a tot objecte natural o no natural que emeti la seva pròpia llum, sent aquesta la part de l'espectre electromagnètic visible pels ulls humans. El contrari d'un objecte lluminós és un no lluminós.
Els objectes no lluminosos són visibles pel fet que són il·luminats per la llum emesa pels objectes lluminosos. Als cossos no lluminosos se'ls denomina també cossos il·luminats, encara que no sempre estan en aquest estat.
El Sol, cos lluminós que il·lumina el cel i a la mar. Font: pixabay
Els objectes lluminosos són fonts primàries de llum ja que l'emeten, mentre els objectes no lluminosos són fonts secundàries de llum perquè reflecteixen la produïda pels primers.
Exemples de cossos lluminosos i no lluminosos
objectes lluminosos
Existeixen objectes en la naturalesa capaços d'emetre llum. Entre ells cal citar:
- El sol.
- Les estrelles.
- Els insectes luminiscents, com cuques de llum i altres.
- Els llamps.
- Les aurores boreals o llums de nord.
Els següents són objectes lluminosos fets per l'home:
- Llums o bombetes incandescents.
- La flama d'una espelma.
- Llums fluorescents.
- Llums LED.
- La pantalla d'un telèfon mòbil.
Objectes no lluminosos
A la natura hi ha molts objectes que no emeten llum per si mateixos, però poden estar il·luminats:
- La Lluna, que reflecteix la llum de Sol.
- Els planetes i els seus satèl·lits, que també reflecteixen la llum de Sol.
- Els arbres, les muntanyes, els animals, reflecteixen la llum de el cel i de el Sol.
- El cel blau i els núvols. Són visibles a causa de la dispersió de la llum solar.
La bombeta cos lluminós artificial que il·lumina les nostres nits. Font: pixabay
Característiques dels cossos lluminosos i la seva llum
La principal característica dels cossos lluminosos és que la llum amb la qual podem veure'ls és produïda pel mateix objecte.
Podem veure a les persones i als objectes gràcies a la llum que emeten els cossos lluminosos, ja siguin naturals o artificials. I també al fet que la naturalesa ens ha dotat dels òrgans de la visió.
En absència de cossos lluminosos és impossible veure tot el que ens envolta. Si alguna vegada s'ha experimentat la foscor total, llavors se sap la importància dels cossos lluminosos.
És a dir, sense llum no hi ha visió. La visió humana i dels animals és la interacció entre la llum emesa pels cossos lluminosos i la reflectida pels cossos no lluminosos amb els nostres sensors de llum a l'ull i amb el nostre cervell, on finalment es construeix i interpreta la imatge.
La visió és possible perquè la llum emesa o reflectida pels objectes es mou per l'espai i arriba als nostres ulls.
fotons
Un fotó és el mínim de llum que pot emetre un cos lluminós. Els fotons són emesos pels àtoms dels cossos lluminosos i reflectits o dispersats pels no lluminosos.
La visió només és possible quan alguns d'aquests fotons, emesos, dispersats o reflectits, arriben als nostres ulls, on produeixen una excitació electrònica en les terminacions de l'nervi òptic que porten un pols elèctric fins al cervell.
Com generen la llum els cossos lluminosos?
Els fotons són emesos pels àtoms dels cossos lluminosos quan aquests han estat excitats de manera tal que els electrons dels orbitals atòmics passen a estats de major energia, que després decauen a estats de menor energia amb la conseqüent emissió de fotons.
Tot cos, si se li augmenta la temperatura, passa a ser emissor de llum. Un tros de metall a temperatura ambient és un cos no lluminós, però a 1000 graus celsius és un cos lluminós, perquè els electrons passen a ocupar nivells més alts i a l'decaure a nivells més baixos emeten fotons en el rang de l'espectre visible.
Això és el que passa a nivell atòmic amb tots els cossos lluminosos, ja sigui el Sol, la flama d'una espelma, el filament d'una bombeta incandescent, els àtoms de la pols fluorescent de la bombeta estalviadora o els àtoms de l'díode LED, que és el cos lluminós artificial més recent.
El que varia d'un cas a l'altre és el mecanisme d'excitació perquè els electrons passin a nivells atòmics de més energia per després decaure i emetre fotons.
Tot el que veiem és el passat
La visió no és instantània, ja que la llum viatja a una velocitat finita. La velocitat de la llum en l'aire i en el buit és de l'ordre dels 300 mil quilòmetres per segon.
Els fotons de llum que surten de la superfície de el Sol triguen 8 minuts i 19 segons a arribar fins als nostres ulls. I els fotons que emet Alfa Centauri, la nostra estrella més propera, triguen 4,37 anys a arribar als nostres ulls si estem mirant a el cel.
Els fotons que puguem observar a simple vista oa través d'un telescopi de la galàxia d'Andròmeda, la més propera a la nostra, hauran sortit d'allà fa 2,5 milions d'anys.
Fins i tot quan veiem la Lluna, estem veient una Lluna vella, ja que el que estem mirant és una imatge de fa 1,26 segons. I la imatge dels jugadors d'un partit de futbol que veiem a les grades a 300 metres dels jugadors, és una imatge vella una milionèsima de segon en el passat.
Dualitat de la llum
Segons les teories més acceptades, la llum és una ona electromagnètica, com ho són les ones de ràdio, les microones amb què es cuinen els aliments, les microones de la telefonia cel·lular, els raigs X i la radiació ultraviolada.
No obstant això, la llum és una ona però també està composta de partícules anomenades fotons, com afirmem anteriorment. La llum té aquest comportament dual, el que es coneix en física com la dualitat ona-partícula.
Tota la varietat d'ones electromagnètiques es diferencien en la seva longitud d'ona. La part de l'espectre electromagnètic que l'ull humà és capaç de percebre s'anomena espectre visible.
L'espectre visible correspon a un estret marge de l'espectre electromagnètic comprès entre 0,390 micròmetres i 0,750 micròmetres. Aquesta és la mida característic d'un protozou (ameba o parameci).
Per sota de l'espectre visible, a longitud d'ona, tenim la radiació ultraviolada la longitud d'ona és comparable a la mida de les molècules orgàniques.
I per sobre de l'espectre visible està la radiació infraroja, la grandària és comparable a la punta d'una agulla. A la punta d'aquesta agulla hi caben de 10 a 100 protozoaris, és a dir, de 10 a 100 longituds d'ones de l'espectre visible.
En canvi les microones tenen longituds d'ona compreses entre els centímetres i els metres. Les ones de ràdio tenen longituds compreses entre els centenars de metres fins a milers de metres. Els raigs X tenen longituds d'ona comparables a la mida d'un àtom, mentre que els raigs gamma tenen longitud d'ona comparable a el nucli atòmic.
Colors i espectre visible
L'espectre visible inclou la varietat de colors que poden distingir-se en un arc de Sant Martí, o en la llum solar dispersada en un prisma de vidre. Cada color té una longitud d'ona que pot expressar-se en nanòmetres, que és la milionèsima part d'un mil·límetre.
L'espectre lluminós i les seves longituds d'ones en nanòmetres (nm), de major a menor, que diuen així:
- Vermell. Entre 618 i 780 nm.
- Ataronjat. Entre 581 i 618 nm.
- Groc. Entre 570 i 581 nm.
- Verd. Entre 497 i 570 nm.
- Cian. Entre 476 i 497 nm.
- Blau. Entre 427 i 476 nm.
- Violeta. Entre 380 i 427 nm.
El cos negre lluminós, l'energia i l'ímpetu
La llum té energia i ímpetu. Cada color de l'espectre visible correspon a fotons de diferent energia i diferent ímpetu o quantitat de moviment. Això es va saber gràcies als pioners de la física quàntica com van ser Max Planck, Albert Einstein i Louis De Broglie.
Max Planck va descobrir que l'energia lluminosa ve en paquets o quants, l'energia E es mesura en Joules i és igual a el producte d'una constant fonamental de la natura coneguda com a constant de Planck, que es denota amb la lletra hi la freqüència f en Hertz.
E = h ∙ f
Aquest descobriment va ser fet per Planck per poder explicar l'espectre de radiació d'un cos lluminós, que només emet radiació però no reflecteix cap, conegut com el "cos negre" i l'espectre d'emissió canvia segons la temperatura.
La constant de Planck és h = 6,62 × 10 ^ -34 J * s.
Però va ser Albert Einstein què va afirmar, de manera indubtable, que la llum eren fotons amb energia donada segons la fórmula de Planck, com a única manera d'explicar un fenomen conegut com a efecte fotoelèctric, en què un material il·luminat amb llum emet electrons. Va ser per aquest treball que Einstein rep el premi Nobel.
Però el fotó, com tota partícula i tot i no tenir massa, té un ímpetu o quantitat de moviment donada per una relació descoberta per Louis De Broglie en el marc de la dualitat ona-partícula de l'fotó i dels objectes quàntics.
La relació de De Broglie afirma que el momentum p de l'fotó és igual a el quocient de la constant de Planck hi la longitud d'ona λ de l'fotó.
P = h / λ
El color vermell té una longitud d'ona de 618 × 10 ^ -9 mi una freqüència de 4,9 x 10 ^ 14 Hz, llavors l'energia d'un fotó és 3,2 × 10 ^ -19J i el seu ímpetu és 1,0 × 10 ^ -27 kg * m / s.
A l'altre extrem de l'espectre visible està el violeta amb una longitud d'ona de 400 × 10 ^ -9 mi una freqüència de 7,5 x 10 ^ 14 Hz, llavors l'energia d'un fotó és 4,9 × 10 ^ -19J i el seu ímpetu és 1,7 × 10 ^ -27 kg * m / s. D'aquests càlculs concloem que el violeta té més energia i més ímpetu que el vermell.
referències
- Tippens, P. 2011. Física: Conceptes i Aplicacions. 7dt Edició. Mac Graw Hill. 262-282.
- Wikipedia. Espectre Visible. Recuperat de wikipedia.com
- Wikipedia. Espectre Electromagnètic. Recuperat de wikipedia.com
- Wikipedia. Font de llum. Recuperat de wikipedia.com
- Wikibooks. Física, òptica, naturalesa de la llum. Recuperat de: es.wikibooks.org