1. NATURALESA DE LA LLUM
1.1. TEORIA CORPUSCULAR DE LA LLUM
1.1.1. Desenvolupada pels grecs i definida per Newton (1642-1726). Aquesta teoria considera que la llum es comporta com un corrent de partícules de diferent massa (el valor de la qual determina el color) y que es propaga des de l'objecte observat fins a l'ull humà
1.1.2. Aquesta teoria es fonamenta en dos punts:
1.1.2.1. PROPAGACIÓ RECTILÍNIA: la llum es propaga en línia recta perquè els crepuscles que la formen es mouen a gran velocitat.
1.1.2.2. REFLEXIÓ:la llum al xocar contra un mirall es reflecteix. Newton explica aquest fenòmen dient que les partícules lluminoses són perfectament elàstiques i que, per tant, la relfexió compleix les lleis del xoc elàstic.
1.2. TEORIA ONDULATÒRIA DE HUYGENS
1.2.1. Iniciada per Hooke i Huygens i, afinada per Young, Euler i Fresnel. Aquesta teoria diu que la llum es propaga mitjançant ones mecàniques emeses per un focus lluminós. La llum, per propagar-se necessitaba un mitjà material de gran elacticitat, impalpable.
1.2.2. Segons aquesta teoria la llum transmet energia per l'espai a l'igual que les ones. Maxwell va demostrar que la llum és una ona electromagnètica, amb això es va unificar l'electromagnetisme i l'òptica.
1.2.3. A diferència de la Teoria corpuscular l'energia lluminosa no està concentrada en cada partícula, sinó que està repartida per tot el front de l'ona.
1.2.4. La Teoria ondulatòria explica perfectament els fenòmens lluminosos mitjançant una construcció geomètrica coneguda com a Principi de Huygens.
1.3. TEORIA ONDULATÒRIA DE FRESNEL
1.3.1. Entre 1801 i 1815, es va donar a conèixer la demostració experimental del caràcter ondulatori de la llum, de Young; i la formalització de la Teoria ondulatoria de llum, de Fresnel.
1.3.2. Aquesta teoria explica millor els fenòmens d'interferència i difracció (Young i Fresnel); de reflexió i refracció; i de polaritxació (Fresnel).
1.4. TEORIA ELECTROMAGNÈTICA DE MAXWELL
1.4.1. Aquesta teoria proposa que la llum, el magnetisme i l'electricitat formen part d'un mateix camp electromagnètic i que es mouen i es propaguen en ones transversals.
1.4.2. La teoria electromagnètica afirma que la llum no és una ona mecànica sinó electromagnètica d'alta freqüència; i explica els fenòmens de reflexió, refracció, difracció i interferències.
1.5. NATURALESA CORPUSUCLAR DE LA LLUM SEGONS EISNTEIN
1.5.1. A principis del segle XX es va postular aquesta nova teoria corpuscular que diu la llum està formada per partícules d'energia conegudes com a fotons.
1.5.2. Aquesta teoria afirma que la llum és una partícula o crepúscle d'energia. Diu que l'efecte fotoelèctric no s'explica per l'efecte fotoelèctric.
1.6. NATURALESA DUAL DE LA LLUM de DE BROGLIE
1.6.1. Actualment s'accepta una doble naturalesa de la llum. Quan aquesta es propaga per l'espai es comporta com una ona (a les interferències, per exemple); i quan interacciona amb matèria com una partícula (a l'efecte fotoelèctric, per exemple).
2. ONES ELECTROMAGNÈTIQUES
2.1. Les ones electromagnètiques són un fenòmen físic quotidià. Encara que no siguem conscients sempre estem envoltats d'elles: la llum, rajos ultravioleta, ones de radio, radiació infraroja, microones...
2.2. DEFINICIÓ
2.2.1. Una ona electromagnètica és una perturbació generada peruna càrrega elèctrica oscilant que propaga energia de l'espai mitjançant un camp elèctric i un camp magnètic.
2.3. PROPAGACIÓ
2.3.1. La propagació és fa en forma d'ones electromagnètiques a través de l'espai, transportant energia. Al contrari que altres ones mecàniques, a les quals els cal un medi per transportar-se, com les del so; les ones electromagnètiques poden fer-ho fins i tot en el buit.
2.4. CARACTERÍSTIQUES
2.4.1. AMPLITUD (A): distància vertical al llarg del temps. (J)
2.4.2. PERÍDOE (T): temps per fer una oscil·lació completa. (s)
2.4.3. LONGITUD D'ONA (λ): mínima distància entre dos punts amb el mateix estat d'oscil·lació. (m)
2.4.4. FREQÜÈNCIA (f=1/T) : nombre d'oscil·lacions per unitat de temps. (Hz)
2.4.5. VELOCITAT D'ONA (Vona= λ/ T= λ· f): espai recorregut per l'ona en una unitat de temps
2.5. ESPECTRE ELECTROMAGNÈTIC
2.5.1. L'espectre electromagnètic està constituït pel conjunt de tots els tipus d'ones electromagnètiques, ordenades de manor a major freqüència (o energia)
2.6. APLICACIONS
2.6.1. ONES DE RÀDIO: produides per un cercle elèctric oscil·lant de corrent alterna.
2.6.1.1. S'utlitzen a raàdio, televisió, GPS i satèl·lits de comunicacions.
2.6.2. MICROONES: produides mitjançant dispositius electrònics.
2.6.2.1. S'utlitzen en forns de microones, telèfons mòvils, radars, així com, en l'estudi de propietats mol·leculars i atòmiques de la màteria.
2.6.3. RADIACIÓ INFRAROJA (IR): emesa pels cossos calents i és deguda a la vibració i rotació dels àtoms i mol·lècules.
2.6.3.1. S'utilitzen a la indústria, emdicina, mandos a distància, a l'electroscòpia infraroja per l'anàlisis químic de substàcies...
2.6.4. LLUM VISIBLE: l'única que es visible per la retina de l'ull humà. S'emet i s'absorbeix quan es produeixen salts electrònics entre els nivells d'energia dels àtoms.
2.6.5. RADIACIÓ ULTRAVIOLADA: (UR): es produeix epsl salts electrònics entre mol·lècules i àtoms excitats. Hi ha de tres tipus.
2.6.5.1. UVC; la més energètic i absorbida per la capa d'ozó
2.6.5.2. UVB: que atravessa parcialment la capa d'ozó i és la responsable de cremades i el bronzejat diferit de la pell, afavorint el desenvolupament de melanomes i el càncer de pell.
2.6.5.3. UVA: la menys nociva i que arriba en més proporció a la Terra, responsable del broncejat inmediat de la pell.
2.6.6. RAJOS X: radiacions ionitzants produides per transcisions electròniques o bé, per desacceleració d'electrons.
2.6.6.1. S'utlitzen en la indústria, per detectar errors en l'estrucutra; en la medicina, a radiografies i tractaments del càncer.
2.6.7. RAJOS GAMMA: radiacion sionitzants que es produeixen en fenòmens radiactius i reaccions nuclears. Tenen un gran poder de penetració i són molt perillosos pels éssers vius.
2.6.7.1. S'utlitzen de forma molt controlada a la quimioteràpia per destruir les cèl·lules cancerígenes.
3. FENÒMENS LLUMINOSOS
3.1. REFLEXIÓ
3.1.1. Aquest fenòmen és el retorn del raig lluminós pel mateix medi pel que s'ha propagat en xocar a la superfície que el separa de l'altre medi amb diferent índex de refracció., és a dir, es produeix quan la llum, en trobar una superfície que separa dos medis de diferents índex de refracció, retorna pel medi d'incidència.
3.1.2. S'ha de distingir entre:
3.1.2.1. REFLEXIÓ ESPECULAR: que té lloc quan la superfície de separació és perfectament llisa
3.1.2.2. RELFEXIÓ DIFOSA: quan la superfície de separació presenta rugositats.
3.1.2.3. .
3.2. REFRACCIÓ
3.2.1. Aquest fenòmen és el canvi en la velocitat de propagació d'una ona lluminosa al passar d'un medi a un altre de diferent.
3.2.2. .
3.2.3. ÍNDEX DE REFRACCIÓ
3.2.3.1. És un ombre adimensional que descriu com es propaga la llum a través d'aquest mitjà. Es defineix amb la velocitat de la llum en el buit entre la velocitat de fase de la llum en el medi.
3.2.3.2. .
3.2.4. LLEIS DE SNELL: relaciona els índexs de refracció dels dos medis amb l’angle del raig incident i l’angle del raig refractat
3.2.4.1. Estableixen que:
3.2.4.1.1. El raig incident, la normal i el raig refractat es troben en el mateix pla.
3.2.4.1.2. La relació dels sinus dels angles d'incidència i de refracció és constant, i igual al quocient entre les respectives velocitats de propagació de la llum en cada medi.
3.2.4.2. .
3.3. DISPERSIÓ
3.3.1. La llum pateix aquest fenòmen quan aquesta es descomposa en els colors simples que la constitueixen.
3.3.2. .
3.3.3. APLICACIÓ A L'ESPECTROSCÒPIA
3.3.3.1. El fenòmen de la llum de la dispersió s'utilitza a l'espectroscòpia per a l'anàlisi dels materials. La freqüència de la llum dispersada d'una molècula pot ser canviada segons les característiques estructurals dels enllaços moleculars. Es requereix per a aquests casos la il·luminació d'una font de llum monocromàtica (làser), i l'espectrograma de la llum dispersada mostrarà les desviacions causades pels canvis d'estats en les molècules.
3.3.3.2. Una altra utilittat de la dispesió a l'espectroscòpia és pels problemes de determinació i diagnosi de processos de combustió. Sent considerat com una tècnica no intrusiva, per a la detecció d'espècies i distribució de temperatura dins dels combustió i en les flames sense fer pertorbació del flux principal durant l'examinació.
3.4. INTERFERÈNCIA
3.4.1. Quan es propaguen dos trens d’ones amb la mateixa freqüència.
3.4.1.1. INTEFERÈNCIA CONSTRUCTIVA: es produeix si les pertorbacions arriben en fase a un punt de l’espai (punts B, C i D)
3.4.1.2. INTERFERÈNCIA DESTRUCTIVA: si les pertorbacions arriben en oposició de fase (punt A)
3.4.1.3. .
3.4.2. EXPERIMENT DE YOUNG
3.4.2.1. Si projectem la llum que surt de les dues escletxes, s’observen una sèrie de línies clares i fosques que corresponen a les interferències constructives i destructives.
3.5. DIFRACCIÓ
3.5.1. Aquest fenòmen consisteix en la desviació de la propagació rectilinia de les ones quan atravessen una obertura o passen aprop d'un obstacle de dimensionscomparables a la seva l'ongitud d'ona, és a dir, té lloc quan una ona arriba a una obertura o a un obstacle de tamany similar la longitud d’ona i que es manifesta en forma de canvis en la direcció de propagació, be sigui produint-se una divergencia a partir del forat o be vorejant l’obstacle.
3.5.1.1. L’obertura o l’obstacle esdevenen focus emisor puntual d’ones
3.5.2. .
3.6. POLARITZACIÓ
3.6.1. Una ona polaritzada és aquella en la qual la vibració dels camps elèctric i magnètic té lloc en una sola direcció. El pla de polarització serà horitzontal al de vibració.
3.6.2. .
3.6.3. PLA DE POLARITZACIÓ: pla format per les direccions de propagació i de direcció
3.6.4. FILTRE POLARIZADOR O POLARITZADOR
3.6.4.1. Material amb transmitància selectiva a una determinada direcció d'oscil·lació del camp elèctric d'una ona electromagnètica com la llum. Quan un feix de llum no polaritzada travessa aquest material, la llum sortint (transmesa) queda polaritzada. Un filtre polaritzador pot disminuir la intensitat lluminosa d'un feix de llum polaritzat i fins i tot bloquejar-ne el pas.
3.6.4.2. .