CAPÍTULO 1: CONCEPTOS BÁSICOS DE ÓPTICA
del ultravioleta e infrarrojo, ya que tienen un comportamiento parecido. Por eso
un LED (diodo emisor de luz) que emita a 940 nm se considera una fuente de
luz, aunque nuestro ojo no lo vea.
Por otro lado, cada longitud de onda de la radiación visible se percibe
como un color distinto. La luz que contiene una sola frecuencia (un solo color)
se denomina monocromática, mientras que si contiene más de una es policromática. La expresión luz blanca se utiliza para designar la radiación que contiene todas las frecuencias del visible (por ejemplo la que proviene del sol o la
de una bombilla).
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1.1.1. Energía de una onda electromagnética
Las ondas casi siempre están relacionadas con la propagación de energía y las electromagnéticas no son una excepción. Su energía está asociada a
la amplitud de oscilación de los campos eléctrico y magnético. En muchos
casos es correcto asumir que dicha energía es proporcional al cuadrado de la
amplitud del campo eléctrico.
Como las ondas electromagnéticas en el rango óptico tienen frecuencias
tan altas, del orden de 1014 oscilaciones por segundo, es casi imposible encontrar detectores que puedan seguir su oscilación en tiempo real, por lo cual lo
que observamos y medimos son valores promediados a lo largo de muchas oscilaciones o ciclos. Así, en general, la potencia de un haz de luz es la energía
promediada por unidad de tiempo. Una excepción son las fuentes de radiación
que en lugar de emitir de forma continua lo hacen por medio de pulsos. En ese
caso se habla de potencia instantánea o potencia de pico, que se refiere a la
energía emitida en cada pulso dividida por su duración.
La magnitud que suele medirse en el laboratorio es la llamada irradiancia,
que no es más que el valor promedio de la energía por unidad de área y de
tiempo que recibe una superficie cuando se ilumina con un haz de luz. Esta
magnitud, como decíamos, es proporcional a la amplitud del campo eléctrico
al cuadrado y sus unidades son vatios por unidad de área (W/m2). En el contexto
de los láseres, habitualmente a la irradiancia se le llama intensidad, y se mide
en W/cm2.
Cuando se quieren estudiar procesos de absorción y emisión de la luz por
la materia, la teoría ondulatoria no es suficiente y hay que recurrir a la teoría
cuántica de la radiación. En esta teoría, la energía se absorbe y se emite en
forma de pequeños paquetes denominados cuantos. De esta manera, el
campo electromagnético está formado por cuantos de luz: los fotones.
El concepto de fotón puede entenderse dentro del marco más amplio de
la dualidad onda-partícula. La energía de un fotón está relacionada con su frecuencia —magnitud propia de una onda— a través de la expresión: E = hf = hc/ ,
siendo h una constante llamada constante de Planck. Además, se define otra
magnitud asociada al fotón denominada momento p=h/ , que da idea del impulso que es capaz de transmitir. No hay diferencias fundamentales entre partí-
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