Luz
La luz es la radiación electromagnética visible, que viaja en el vacío a 299 792 458 m/s y se comporta como onda y como partícula.
La luz es una forma de radiación electromagnética que el ojo humano puede percibir. Se propaga en el vacío a 299 792 458 m/s, la velocidad más alta posible en el universo, y se comporta a la vez como onda y como partícula. Gracias a ella vemos, las plantas realizan la fotosíntesis y la Tierra recibe la energía del Sol.
¿Qué es la luz?
En física, la luz es la parte del espectro electromagnético a la que es sensible el ojo: radiación con longitudes de onda de unos 380 a 750 nm, es decir, frecuencias de entre 4,0 × 10¹⁴ y 7,9 × 10¹⁴ Hz. En sentido amplio, se llama también luz a la radiación infrarroja y ultravioleta que bordea ese intervalo. Se trata de una onda electromagnética: oscilaciones acopladas de un campo eléctrico y otro magnético, perpendiculares entre sí y a la dirección de propagación, que no necesitan un medio material.
La palabra procede del latín lux, lucis. Su estudio es el objeto de la óptica.
Naturaleza de la luz: onda y partícula
La naturaleza de la luz fue debatida durante siglos. Newton defendió en su Opticks (1704) una teoría corpuscular; Huygens propuso una teoría ondulatoria. El experimento de la doble rendija de Thomas Young (1801) mostró interferencias, un fenómeno propio de las ondas, y James Clerk Maxwell, hacia 1865, demostró que la luz es una onda electromagnética.
En 1905, Albert Einstein explicó el efecto fotoeléctrico suponiendo que la luz se absorbe en paquetes discretos de energía, los fotones. Hoy se acepta la dualidad onda-corpúsculo: según el experimento, la luz se manifiesta como onda (difracción, interferencia) o como partícula (efecto fotoeléctrico). Su descripción completa corresponde a la mecánica cuántica.
Fórmulas fundamentales
La velocidad de la luz en el vacío es c = 299 792 458 m/s (aproximadamente 3 × 10⁸ m/s). Relaciona la longitud de onda λ y la frecuencia f. La energía de un fotón depende solo de su frecuencia:
con la constante de Planck h = 6,626 × 10⁻³⁴ J·s. En un medio material la luz se frena: el cociente n = c/v se llama índice de refracción (aire ≈ 1,00; agua ≈ 1,33; vidrio ≈ 1,5; diamante ≈ 2,42). Más información en velocidad de la luz.
Propiedades de la luz
- Propagación rectilínea: en un medio homogéneo la luz viaja en línea recta, lo que explica las sombras y los eclipses.
- Reflexión: la luz rebota en una superficie con un ángulo de salida igual al de incidencia.
- Refracción: al pasar de un medio a otro cambia de dirección según la ley de Snell, n₁·sen θ₁ = n₂·sen θ₂.
- Dispersión: los distintos colores se desvían de modo diferente en un prisma o en las gotas de lluvia, y forman el arcoíris.
- Difracción e interferencia: la luz se curva al pasar por aberturas pequeñas y sus ondas se suman o se anulan.
- Polarización: las ondas luminosas pueden oscilar en un único plano, base de las gafas polarizadas.
- Absorción: la energía de la luz puede convertirse en calor u otras formas, y por eso los objetos oscuros se calientan más.
Colores y espectro visible
La luz blanca es una mezcla de colores. Cada color corresponde a un intervalo de longitudes de onda, aproximadamente desde el violeta (≈ 380–450 nm) hasta el rojo (≈ 620–750 nm), pasando por azul, verde, amarillo y naranja. Es lo que recoge el espectro visible. Los objetos tienen color porque reflejan algunas longitudes de onda y absorben el resto.
Fuentes de luz
- Naturales: el Sol, las estrellas, el fuego, los rayos y la bioluminiscencia de algunos seres vivos.
- Artificiales: bombillas incandescentes, lámparas fluorescentes, LED y láseres.
Se distingue entre fuentes luminosas, que emiten su propia luz, e iluminadas, como la Luna, que solo reflejan la que reciben. Los emisores térmicos, como el Sol, producen luz por su temperatura; los LED y los láseres lo hacen por transiciones electrónicas en materiales semiconductores y medios activos.
Importancia y aplicaciones
- Fotosíntesis, base de casi todas las cadenas alimentarias, y regulación del ritmo circadiano.
- Energía solar fotovoltaica y térmica.
- Fibra óptica: transmite datos como pulsos de luz con pérdidas muy bajas.
- Instrumentos ópticos: gafas, microscopios, telescopios y cámaras.
- Láseres en cirugía, industria, lectores de códigos y comunicaciones.
- Astronomía: la luz de las estrellas permite estudiar su composición y su distancia.
La energía transportada por la luz es la energía luminosa. Una referencia útil: la luz del Sol tarda unos 8 minutos y 20 segundos en llegar a la Tierra.
Ejercicios resueltos
1. ¿Cuál es la frecuencia de una luz verde de 500 nm de longitud de onda en el vacío?
f = c / λ = (3 × 10⁸ m/s) / (500 × 10⁻⁹ m) = 6,0 × 10¹⁴ Hz.
2. Calcula la energía de un fotón de esa luz de 500 nm.
E = h·f = (6,626 × 10⁻³⁴ J·s)(6,0 × 10¹⁴ Hz) ≈ 3,98 × 10⁻¹⁹ J, equivalente a unos 2,48 eV.
3. Un rayo de luz pasa del aire (n = 1) al agua (n = 1,33) con un ángulo de incidencia de 45°. ¿Con qué ángulo se refracta?
Ley de Snell: sen θ₂ = (n₁/n₂)·sen θ₁ = (1/1,33)·0,7071 ≈ 0,5317. Entonces θ₂ = arcsen(0,5317) ≈ 32,1°. El rayo se acerca a la normal al entrar en un medio más denso.
4. La Luna está a unos 384 400 km. ¿Cuánto tarda la luz en llegar desde ella?
t = d / c = 3,844 × 10⁸ m / 2,998 × 10⁸ m/s ≈ 1,28 s.
Preguntas frecuentes
¿Es la luz una onda o una partícula?
Ambas cosas. La luz presenta un comportamiento ondulatorio en fenómenos como la interferencia y la difracción, y corpuscular en el efecto fotoeléctrico, donde actúa como fotones. Es la llamada dualidad onda-corpúsculo.
¿A qué velocidad viaja la luz?
En el vacío, a 299 792 458 m/s, unos 300 000 km/s. En el agua o el vidrio es menor, y ninguna señal puede superar ese límite según la relatividad.
¿Por qué el cielo es azul?
Porque las moléculas del aire dispersan mucho más la luz azul que la roja, un fenómeno llamado dispersión de Rayleigh, cuya intensidad es proporcional a 1/λ⁴. Al amanecer y al atardecer el recorrido en la atmósfera es mayor y predominan los tonos rojizos.
¿Qué es un año luz?
Es la distancia que recorre la luz en el vacío durante un año, unos 9,46 billones de kilómetros (9,46 × 10¹² km). Es una unidad de distancia, no de tiempo.
¿Puede la luz viajar en el vacío?
Sí. A diferencia del sonido, la luz es una onda electromagnética y no necesita un medio material. Por eso nos llega la luz del Sol a través del espacio.
Referencias
- Hecht, E. Óptica. Addison-Wesley.
- Feynman, R. P. QED: la extraña teoría de la luz y la materia. Alianza Editorial.
- Tipler, P. A. y Mosca, G. Física para la ciencia y la tecnología. Reverté.
Cómo citar este artículo
Equipo de Conceptualia. (2026). «Luz». Conceptualia. https://conceptualia.es/ciencias-naturales/fisica/luz/
