estas presentaciones muestran las distintas fuentes de luz, ya sean naturales, artificiales, sus valores medibles como intensidad-flujo,etc. ademas de la evolucion de la luz artificial en funcion a las necesidades humanas. sus aplicaciones diversas en salud, medicina, comunicaciones, el espectro electromagnetico, y 3el estudio de los fenomenos de la dispersion en la naturaleza y laboratorio.

1. DISPERSIÓN DE LA LUZ
Ing. MELVIN GUSTAVO BALLADARES
ROCHA

2. Introducción
► La luz que procede del sol la llamamos luz blanca.
► En realidad la luz blanca es una mezcla de luces de
diferentes colores
► Cuando observamos el arco iris, podemos ver los colores
que componen la luz blanca
► Este fenómeno, conocido como dispersión , se produce
cuando un rayo de luz compuesta se refracta en algún
medio quedando separados sus colores constituyentes

3. Cuerpos luminosos naturales

4. El sol
► El espectro completo de radiaciones
electromagnéticas provenientes de la estrella
central de nuestro Sistema Solar.
► 93 lúmenes .

5. ► La metabolización de la vitamina D.
funcionamiento biliar y pancreático
► La liberación del óxido nítrico. regulación del
tono vascular.
► La producción de colecalciferol.
Cuerpos luminosos naturales

6. a) Lúmenes = Salida de luz.
• Los lúmenes (lm) son una medida de la cantidad total
de luz visible (a simple vista) de una lámpara o fuente de
luz.
•Cuanto más alto el número de lúmenes las bombilla o
lámpara es más «brillante». Unidad en el SI
Como se mide la luz

7. Iluminación recomendada por
ambientes

8. Lux (lx): nivel de iluminancia o flujo luminoso ,
cantidad de luz en 1 m2.
1 l x = 1 lm / 1 m2
Candela (cd), la intensidad luminosa en una dirección dada

9. ► proporciones diferentes a las presentes en la
radiación solar, a pesar de que se pretende
replicar la luz del sol.
Fuente
artificial
IR

10. Tipos de luces
► Envoltura, ampolla de vidrio o bulbo.
► Gas inerte. (Comúnmente: Argón).
► Filamento de tungsteno.
► Hilo de contacto (va al pie, al extremo del casquillo).
► Hilo de contacto (va a la rosca del casquillo).
► Alambre(s) de sujeción y disipación de calor del filamento.
► Conducto de refrigeración y soporte interno del filamento.
► Base de contacto.
► Casquillo metálico.
► Aislamiento eléctrico.
► Pie de contacto eléctrico.

11. Halógena
► Evolucion lámpara incandescente filamento de
Wolframio dentro de un gas inerte y una pequeña
cantidad de halógeno (como yodo o bromo).
► El filamento y gases en equilibrio químico, mejorando
rendimiento del filamento y aumentando su vida útil.
El vidrio se sustituye por un compuesto de cuarzo, que
puede soportar la elevada temperatura de 250 ºC
(482 ºF) necesaria para que se produzca el ciclo
halógeno (lo que además permite lámparas de
tamaño mucho menor, para potencias altas).
Algunas de estas lámparas funcionan a baja tensión
(por ejemplo 12 voltios), por lo que requieren de un
transformador para su funcionamiento.
► La lámpara halógena tiene un rendimiento un poco
mejor que la incandescente (18 ... 22 lm/W) y su vida
útil se aumenta hasta las 2000 y 4000 horas de
funcionamiento.

12. fluorescente
► Las lámparas fluorescentes son lámparas de descarga de vapor
de mercurio a baja presión. Producen radiaciones UV por el
efecto de descarga que activa las sustancias fluorescentes que
contiene y transforma la radiación UV en radiación visible.
Las longitudes de onda dependen de la composición química de
la capa de fósforo que recubre su interior.
► Aunque exista esta variación, los tubos fluorescentes blancos
tienen en común un pico de emisión para las longitudes de onda
cortas (azul), medias (verde) y largas (rojo) del espectro visible,
como se puede observar en la figura 3. La suma de estos tres
colores es percibida por el ojo humano como luz blanca

13. Luz led
► LED azul, que tiene un pico de emisión alrededor
de 450-470 nm, que es la zona más energética
dentro del espectro visible.
► Para obtener la luz percibida como blanca por
el ojo, este LED azul se combina con un
recubrimiento de fósforo amarillo, que al ser
atravesado por la luz azul completa el espectro
visible blanco.

14. Aplicaciones luz artificial

15. 1310 nm o 1550 nm en fibra optica
Velocidad de la luz 300 000 km/seg

16. Project Taara
► Ni fibra óptica ni ondas, Google está utilizando
rayos de luz para transmitir datos y ofrecer
Internet .
► 20 Gbps de velocidad.
► 20 kilómetros de distancia

17. Aplicaciones luz natural

29. Frecuencias en bolivia
► 2G: 1900 MHz.
3G: 850 y 1900 MHz
4G: ENTEL: 700 MHz, 1700 MHz (BC12, BC13, BC17,
BC28, BC44). Por otra parte, Tigo y Viva 1700 MHz,
2100 MHz (B4) y 700 MHz (B17)

30. El espectro UV es una banda energías más altas que la luz visible,
dividida en cuatro categorías principales:
• UV-A (400 – 315 nm),
• UV-B (315 – 280 nm),
• UV-C (280 – 200 nm ), y vacío UV (VUV, 100-200 nm).
• La capa de ozono bloquea parte de la radiación UVC llegue a la Tierra.
• Los rayos UV-B son absorbidos en un 90 por ciento por diferentes
elementos a medida que atraviesan el cielo,
• los rayos UV-A logran llegar a gran parte de la superficie terrestre,
mientras

31. Àplicaciones de UVC
► Desde el desarrollo en laboratorio en 1878, la UVC se ha convertido en un
método básico de esterilización, ya que pueden infringir daño a todo tipo de
microorganismos, entre ellos bacterias, protozoos, hongos y hasta virus. Su uso
como desinfectante de agua, aire y diversas superficies está respaldado por
investigación científica desde hace décadas. En el campo de la medicina, la
radiación UVC se usa para eliminar gérmenes o para ayudar a cicatrizar
heridas. Incluso lo utilizan actualmente en desinfección CON TRA EL COVID

32. INDICE DE
REFRACCION
Es la relación que existe entre
la velocidad de la luz en el
vacío y la velocidad de la luz
en un medio determinado Aire 1,00
Agua 1,33
Aceite 1,45
Vidrio para
botellas
1,52
Vidrio
Crown ligero
1,54
Vidrio Flint
ligero
1,58
Cristalino 1,44
Cuarzo 1,54
Diamante 2,42
Nailon 66 1,53
INDICE DE REFRACCIÓN
DE ALGUNAS
SUSTANCIAS
n= índice de
refracción
c= velocidad de
la luz en el vacío.
v= velocidad de
la luz al pasar a
otro medio
El índice de refracción del aire
se puede tomar como 1 ya
que la velocidad de la luz en
el aire es igual que en el
vacío.

36. Dispersion de la luz
► La dispersión de la luz es el fenómeno por el cual
distintas longitudes de onda se refractan con ángulos
distintos al atravesar medios materiales. Arco Iris
► El arcoíris es quizás el ejemplo más conocido de
dispersión que se da en la naturaleza de forma natural.
En este apartado vamos a desvelar algunas claves
para que puedas entender por qué se produce este
fenómeno.
► En el caso del arco iris, la luz se dispersa al atravesar las
gotas de agua, que se comportan como un prisma
óptico.

37. El ángulo que forman los rayos del arco iris y la luz solar
incidente fue medido por primera vez en 1266 por Roger
Bacon. Obtuvo un resultado de unos 42 grados; el arco
secundario está unos ocho grados más alto en el cielo. Hoy
día se acostumbra medir esos ángulos en la dirección
opuesta, atendiéndose al cambio total de dirección de los
rayos procedentes del Sol. El ángulo del arco primario mide,
por tanto, 180 menos 42, es decir, 138 grados; se trata del
llamado ángulo del arco iris. El ángulo del arco secundario
mide 130 grados.

38. ► Sabemos que la velocidad de la luz en el vacío
es constante e independiente de su longitud de
onda. Sin embargo, su velocidad en cualquier
otro medio distinto del vacío sí que depende de
la longitud de onda que tenga. Esta
dependencia se debe a las estructuras
moleculares de los materiales y es la responsable
de que, en última instancia, el índice de
refracción dependa de la longitud de onda.

39. Dispersión
relativa
► La dispersión cromática indica la mayor o menor
desviación que puede experimentar la
trayectoria de la luz en función de su color, es
decir de su longitud de onda al atravesar un
determinado medio. D = dispersión
► donde ;

41. ► La dispersioon media es la diferencia entrre los
indices de refracion de las rayas F y C de
franunhofer.
► El poder dispersivo es una caracteristica
importante de cualquier material optico y varia
considerablemente para los diferentes materiales.

42. NUMERO ABBE
► La medida de la dispersión se expresa
por medio del numero de Abbe, y es la
habilidad del material para dispersar la
luz.
► En física, y más concretamente, en
óptica, el número de Abbe de un
material transparente es una cantidad
adimensional que surge al comparar el
índice de refracción del material a
distintas frecuencias. Recibe este
nombre en honor del físico alemán Ernst
Abbe (1840–1905) que lo definió.
► En concreto, el número de Abbe, V, de
un material se define como:
donde nD, nF y nC son los
índices de refracción del
material a las longitudes de
onda correspondientes a las
líneas de Fraunhofer D-, F- y
C- (587.6 nm, 486.1 nm y
656.3 nm respectivamente).

43. Clasificación de
materiales transparentes
► Los números de Abbe se usan para
clasificar vidrios y otros tipos de
materiales transparentes: materiales
con baja dispersión tendrán un
número de Abbe grande; cuanto
mayor sea el número de Abbe, mejor
será la calidad de la lente. Una
buena lente suele corresponder a
valores de V superiores a 40. Valores
más bajos, en torno a 20
corresponden a vidrios flint muy
densos, y alrededor de 30 a
policarbonato. Por tipos de vidrio, el
vidrio flint tiene valores de V< 50,
mientras que para el vidrio crown V
>50.
► La clasificación de los materiales se
realiza por medio de un diagrama de
Abbe, en que cada material viene
representado por un punto de una
gráfica del número de Abbe frente al
índice de refracción.
►

44. Aberración cromática
► Si se ilumina la lente con un haz de luz blanca, habrá un punto focal para la luz
de color
violeta, a continuación un punto focal para la luz de color azul y así hasta llegar
a un
punto focal para la luz de color rojo.
Ya que la designación de longitudes de onda como rojo, amarillo, azul es
bastante
imprecisa, se acostumbra especificar líneas espectrales cuyas longitudes de
onda se
conocen con precisión. Las líneas de Fraunhofer sirven como marcas de
referencia dentro
del espectro visible.

45. ► Lente puede presentar de dos formas: longitudinal y transversal.
La longitudinal es la variación de posición de la imagen según la longitud de onda
incidente.
La transversal es la formación de imágenes de distinto tamaño para cada longitud
de onda,
ésta el usuario la percibirá como halos coloreados alrededor de la imagen, como
contornos
de arco iris en los objetos vistos a través de la periferia de los lentes y puede afectar
la
agudeza visual

46. ► La Aberración Cromática Transversal (ACT) en los lentes oftálmicos
esta medida en dioptrías
prismáticas y está dado por:
ACT = P / V
Donde P es el efecto prismático en el punto visual oblicuo en el lente
y V es el valor Abbe del
material usado. Ahora, como P = cF se puede escribir:
ACT = cF / V
La cantidad de ACT producida por un lente oftálmico depende de
tres factores:
1. El poder del lente (F en dioptrías D).
2. La distancia desde el centro óptico hasta el punto visual oblicuo (c
en cm).
3. El valor ABBE del material usado.

47. Líneas de Fraunhofer
► Espectro de cielo azul. Las entalladuras están
presentes en las longitudes de onda de la línea
Fraunhofer.
► En física y óptica, las líneas de Fraunhofer1 son un
conjunto de líneas espectrales nombradas en
honor al físico alemán Joseph von Fraunhofer
(1787-1826) que fue el primero que las estudió. Las
líneas se observaron originalmente como bandas
oscuras en el espectro solar.

49. ► El color no es algo que dependa únicamente
del objeto. También depende de la luz blanca,
esta formada por rayos de todos los colores

50. ► Los tomates rojos son de color rojo, cuando se les
ilumina con luz blanca, porque absorven las
diferentes longitudes de onda del blanco y
reflejan el rojo.

51. ► Un objeto lo veremos de color verde cuando
refleje la luz de color verde y absorbe los demás

52. ► Un objeto lo veremos de color blanco cuando
refleje luz de todos los colores sin absorber
ninguno.

53. ► Un objeto lo veremos de color blanco cuando
refleje luz de todos los colores sin absorber
alguno.

54. ► Un objeto lo veremos de color negro cuando
absorba la luz de todos los colores sin reflejar
ninguno.

56. Ejemplos
► El fenómeno de la dispersión fue explicado por
primera vez por Newton, a quien debemos el
conocido prisma de Newton.
Prisma de Newton
► Al incidir luz blanca incide sobre el prisma, las
longitudes de onda más cortas (el violeta) se desviará
más que las más largas (el rojo).
► De esta manera Newton demostró que, en contra de
la creencia de la época, los colores de las sustancias
no provenían del interior de las mismas, sino que se
debían a la descomposición de la luz blanca.
► Por otro lado, como hemos comentado al comienzo
de este apartado, los arcoiris tiene su fundamento
físico en la dispersión.

57. ► Prisma de Newton
► Al incidir luz blanca incide sobre el prisma, las longitudes de onda más
cortas (el violeta) se desviará más que las más largas (el rojo).
► De esta manera Newton demostró que, en contra de la creencia de la
época, los colores de las sustancias no provenían del interior de las
mismas, sino que se debían a la descomposición de la luz blanca.
► Por otro lado, como hemos comentado al comienzo de este apartado,
los arcoiris tiene su fundamento físico en la dispersión, como se pone de
relevancia en la siguiente imagen:

58. Descomposicion y
angulos

59. Cd y emisor de luz

60. ► En resumen el CD se puede considerar una regjilla de difraccion,
que permite obtener el espectro de la luz reflejada sobre el por
ende cada tipo de fuente luminosa produce un espectro
diferente.
► A modo de ejemplo, la fotografia adjunta muestra el espectro de
colores p0roducido por un CED ilumiado en el laboratorio por la
luz blanca de una bolibilla incandescente.

61. Dispersión con un lente
polarizado
► Colocando una lámina polarizadora sobre la
pantalla (encendida) de un ordenador o de un
teléfono móvil observaremos que en una posición
deja ver a su través pero si la giramos 90º se
produce la oscuridad.

62. Experimento recomposición de la luz blanca
► El disco de Newton es un dispositivo atribuido a Isaac Newton,
consistente en un círculo con sectores pintados en colores, rojo,
anaranjado, amarillo, verde, cian, azul, y violeta. Al hacer girar el
disco a gran velocidad, se ven los colores combinados formando el
color blanco. Con este dispositivo se demuestra que el color blanco
está formado por los siete colores del arcoíris.

63. ► Refracción luz solar en gota de agua
► La gota de agua sirve de dispersor de las distintas longitudes de onda
de la luz solar a partir de una doble refracción y una reflexión. Dicha
reflexión provoca que el color superior sea el violeta en lugar del rojo,
como en el caso del prisma. Para poder observar el arco iris el Sol debe
estar en nuestra espalda.
► En la fibra óptica la dispersión causa que la señal transmitida, que es
en definitiva un pulso de luz, se degrade con la distacia debido a las
distintas velocidades de las distintas componentes de la luz.
► El fenómeno de la dispersión es ampliamente utilizado en
espectroscopia.
► La espectroscopia es una técnica de análisis que consiste en el estudio
de las distintas componentes de la radiación electromagnética que
emiten o absorben los cuerpos en ciertas condiciones.
► Al conjunto de componentes monocromáticos obtenido se le
denomina espectro. Así, cada elemento químico presenta un espectro
característico cuando es excitado. El estudio de este patrón permite,
por ejemplo, descubrir la composición de estrellas o planetas.

64. ► Existen dos tipos de espectros:
► De emisión: La sustancia a estudiar se excita
(mediante una descarga eléctrica o un
calentamiento, por ejemplo) y la energía
comunicada es devuelta en parte en forma de
radiación electromagnética con frecuencias
características para cada elemento. Para estudiar
dicha radiación se usan prismas que separen
claramente cada una de las componentes de
frecuencias de la radiación
► De absorción: La sustancia a estudiar absorbe parte
de la radiación electromagnética que le llega y la
radiación sobrante se descompone igualmente en un
prisma para estudiar las frecuencias ausentes

65. ► Espectros de emisión y absorción
respectivamente del hidrógeno
► Observa como las componentes emitidas en el
de emisión son justamente las que faltan en el de
absorción.

67. Simulacion dispersion
El siguiente simulador muestra la
dispersión de la luz al atravesar un
prisma de vidrio
La causa de que se produzca la
dispersión es que el índice de
refracción disminuye cuando aumenta
la longitud de onda de modo que las
longitudes de onda más largas (rojo) se
desvían menos que las cortas (azul).

68. El fundamento de la dispersión de la luz blanca radica en que las
distintas radiaciones que componen la luz natural viajan en el vacío con la
misma velocidad,
mientras que en el vidrio lo hacen con velocidades distintas. A cada
frecuencia componente
de la radiación luminosa le corresponde un índice de refracción diferente, y
por ello sufren
distintas desviaciones. El ángulo de desviación de la luz refractada es mayor
cuanto mayor es
la frecuencia.
Conclusiones

69. ► La velocidad de la luz en una substancia es distinta
para cada longitud de onda λ, porlo que el índice de
refracción, como se ha visto, también será función de
λ: n=n(λ). La formade esta dependencia ha de ser
determinada para cada medio por métodos teóricos
o experimentales. Diferenciando esa expresión:
►
A dn/dλ se le denomina dispersión espectral del
medio o dispersión cromática.

70. ► Para caracterizar los vidrios ópticos, existe el
convenio de tomar unas longitudes de
onda tipo, pertenecientes a los espectros
atómicos de ciertos elementos y dar los índices
de
refracción correspondientes. Algunas de esas
longitudes de onda de referencia se listan en
latabla

71. Demostración
color Longitud de onda (nm) Indice de refraccion
Rojo 640 1.50917
Amarillo 589 1.51124
Verde 509 1.51534
Azul 486 1.51690
violeta 434 1.52136
Como se sabe la luz tiene una velocidad constante en el aire de
: c= 300.000 (km/seg) y un indice de refraccion n=1.00

72. Indices de refraccion de
distintos materiales
sustancia Índice de
refracción
Velocidad en
(Km/seg)
Agua 1.333 224.900
Aire 1.003 299.912
Benceno 1.501 199.866
Etanol 1.361 220.426
Vidrio 1.58 189.873
Cuarzo 1.544 194.300
Hielo 1.309 229.182
Diamante 2.419 124.018
Cloruro de sodio 1.53 194.670
Acetona 1.36 220.435
alcohol 1.003 220.453

73. 45º
a
b
c
h
b
h
d
r2
r1
Como se sabe la luz tiene una velocidad constante en el aire de
c= 300.000 (km/seg) y un índice de refracción n=1.00
Usando la ley de snell : n1=1.00, n2=1.5092 angulo del rayo
incidente = 45º
Luego: n1*Sen 45º = n2*Sen a =>
a = arcSen ((n1/n2)*Sen 45º) = 28º
Luz blanca
n1=aire= 1.00
n2=prisma de
vidrio= variable
respecto al color
n3=aire= 1.00

74. ► Del prisma de la figura tomamos en cuenta ángulos
complementarios, ángulos que se repiten por paralelismo o
por vértices opuestos a continuación:
► a = 454 -28= 17º
► b = 180 -75º = 105º
► c = 180 – a –b = 180 – 17 – 105 = 58º
► c+ d = 90º
► D
d = c -90 = 32 º
► => por snell n2*Sen32 º = n3 * Sen r2
► n2 = variable en función de los colores en la tabla siguiente:
n3 = aire = 1.00 hallaremos valores de r2 para cada color.
► r2=ArSen ((n3/n2) * Sen 32º))

75. color n Sen r2 r2
Rojo 1.50917 0.79997 53.1
Amarillo 1.51124 0.8008 53.2
Verde 1.51534 0.8030 53.42
Azul 1.51690 0.8038 53.5
violeta 1.52136 0.8062 53.73
La luz roja es la que menos Angulo de refracción tiene por ende
menor desviación.
La luz violeta la que mayor Angulo de refracción por lo que tiene
mayor desviación.

76. ►Gracias ¡¡¡¡