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AMORTIGUACIÓN Y ABSORCIÓN DE LA LUZ |
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Puesto que la luz emitida por cualquier fuente
(una bombilla, el Sol) se propaga en el espacio
en todas las direcciones, el modelo ondulatorio
prevé que a medida que nos alejamos de la
fuente se ha de producir un decaimiento de su
intensidad. A dicho decaimiento pueden
contribuir dos causas. |
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En
primer lugar, tal como ilustra nuestra animación Modellus adjunta, la
energía vibrante producida por la fuente se ha de ir
repartiendo en frentes de onda cada vez más alejados del
foco.
En el espacio tridimensional, estos frentes de
onda son superficies esféricas y se ha de tener en cuenta que el
área, S, de una superficie esférica es proporcional al
cuadrado del radio (S = 4· ·r2).
Por tanto, la intensidad luminosa también debe decaer,
por este motivo, en una magnitud inversamente proporcional al cuadrado de la
distancia al foco emisor.
Este
proceso se llama amortiguación.
Clic
aquí
para descargar esta animación [Si no lo tienes descarga
la aplicación
Modellus]
Deducción de la ley de la
amortiguación |
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Adicionalmente a la amortiguación, en cualquier medio material tiene lugar
otro decaimiento de la intensidad luminosa debido a que,
al atravesar la luz dicho medio, se produce absorción
de la energía de las vibraciones por las partículas del
mismo. Así, por ejemplo, la luz
procedente de las estrellas viaja casi siempre por un espacio interestelar
vacío (no absorbente), pero, cuando, por ejemplo, atraviesa la atmósfera interacciona con las
moléculas de los gases que la componen y es absorbida
total o parcialmente por ellos (medio absorbente). El
decrecimiento de intensidad producido por la absorción
es de tipo exponencial. |
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En estos procesos en los que se produce absorción, se
llama espesor de semi-absorción del
medio absorbente (el aire en el caso de la atmósfera) al valor
de la distancia que recorre la luz hasta que su intensidad
disminuye a la mitad de su valor inicial.
La animación Modellus adjunta, simula el avance de una onda
plana que se transmite inicialmente por un medio no
absorbente y luego sigue haciéndolo por un medio absorbente.
Es interactiva, permitiendo al usuario modificar la intensidad de la luz incidente y el
coeficiente de absorción del segundo medio. En la
pantalla se obtiene el correspondiente espesor de semi-absorción.
Clic
aquí para descargar esta animación [Si no lo
tienes descarga la aplicación
Modellus]
Deducción de la ley de la
absorción
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Los
alumnos de 2º Bachillerato pueden realizar diversos experimentos
dedicados a medir el decaimiento de la intensidad luminosa, usando
un sensor de
luz. |
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Pueden utilizar
varias fuentes (bombilla tradicional, bombilla halógena,
cañón de luz láser, etc.) y analizar las gráficas
obtenidas del decaimiento de la intensidad en relación
con las leyes que se esperan en situaciones diversas.
Por ejemplo, al trabajar con un rayo unidireccional de
luz láser (totalmente colimado), no se produce
amortiguación y sí absorción; al usar como fuente de luz
una bombilla abierta al aire, esa luz se propaga en
todas las direcciones y se producen ambos fenómenos,
etc.
Clic aquí para ver
algunos detalles de estos
experimentos. |
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En el IES "Sixto Marco" de
Elche, alumnos de 2º Bachillerato midieron la intensidad de la
luz ultravioleta (UVA) emitida por
varios tipos de bombilla. Este estudio tiene particular interés,
porque el Sol es
un emisor natural de luz UV para la Tierra. Dependiendo del
rango de longitudes de onda, la luz UV se
denomina UVA (400-315 nm), UVB (315-280
nm) y UVC (280-100 nm). Los tipos UVB y UVC son los más
peligrosos para los seres vivos, pero, afortunadamente, de toda
la radiación UV procedente del Sol que llega a la superficie de la Tierra, el 99%
es UVA, porque que los tipos UVB y UBC son absorbidos
rápidamente por la capa de ozono. Aún así, la radiación menos
perjudicial (UVA) también es dañina si excede de una determinada
dosis. Por ello es interesante evaluar el índice de emisión de
radiación UV (y la rapidez con que decae su intensidad) de
fuentes artificiales habituales, como bombillas, tubos
fluorescentes, etc. |
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En este caso, los
estudiantes comprobaron que la
bombilla incandescente tradicional es la que emite menos
radiación UVA, aunque todas lo hacen en una cantidad
insignificante respecto a la radiación UVA procedente
del Sol.
Clic aquí para ver un póster-relato
de este trabajo experimental, que se presentó en las XIII Jornadas de la
Asociación de Profesores de Física y Química Curie (2009). |
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