Tecnología Audiovisual 3 - Principios Fisicos de La Luz

Escuela Tcnica ORT Sede Belgrano

Tecnologa Audiovisual pag. 1/8

Produccin de Medios de Comunicacin

Tecnologa Audiovisual III

6 Ao

Principios fsicos de la luz



1. Introduccin

La fotografa, y por extensin la cinematografa, es el lenguaje de la luz. El propio trmino

fotografa, que deriva del griego, significa escribir (grafa) con luz (foto). Casi todo el

equipo que se utiliza en un rodaje profesional tiene que ver con la luz: las luminarias la

producen, los accesorios y filtros la perfilan y tamizan, el objetivo la enfoca, la pelcula o el

soporte magntico la registra, el fotmetro la mide, el laboratorio y

las mquinas de edicin la procesan, la misma cmara es en cierto modo un cuarto

oscuro en miniatura que protege la pelcula cinematogrfica o el bloque CCD de la luz

hasta el momento justo de la exposicin.

Obviamente no son precisos amplios conocimientos de fsica para la prctica

cinematogrfica profesional pero entender los principios bsicos de la luz ofrece una

visin ms amplia de este ingrediente inevitable en todo proceso visual creativo y mayor

capacidad de resolucin de problemas.

2. El espectro electromagntico

La naturaleza de la luz ha sido estudiada desde hace muchos aos por cientficos tan

notables como Newton, Max Plank, Fresnel, Maxwell etc, dando lugar a distintas y

enfrentadas teoras sobre su naturaleza. La actualmente aceptada es que la luz es un

fenmeno nico en la naturaleza debido a su carcter dual: partcula (fotn) y onda, masa

y energa. A diferencia de las ondas sonoras, que por su naturaleza mecnica necesitan

de una sustancia portadora que transmita su vibracin, las ondas electromagnticas se

pueden transmitir en el vaco. Tambin pueden atravesar sustancias en funcin de su

frecuencia (rayos X, rayos gamma). La luz, es una forma de energa, que se transmite por

el espacio en ondas sinoidales, similares a las producidas cuando lanzamos una piedra a

un estanque. Nace en la fuente que la produce (el sol, una lmpara, etc.) y se propaga en

lnea recta hasta encontrar un objeto que la intercepte. Pertenece a la familia de las

radiaciones electromagnticas, todas ellas poseen las mismas caractersticas (energa

emitida en forma de ondas) pero sus diferencias en cuanto a longitud de onda pueden ser

enormes. Las radiaciones electromagnticas se extienden desde los rayos gamma hasta

las ondas de radio es decir, desde longitudes de onda ms cortas (rayos gamma, rayos

X), hasta las kilomtricas (telecomunicaciones). En fotografa haremos mencin frecuente



de la longitud de onda que, al ser una distancia, se mide en metros. Para las ms cortas

se utilizan submltiplos como el nanmetro (millonsima de milmetro) mientras que las

ms largas se miden en centmetros, metros e incluso kilmetros.

Las ondas del espectro electromagntico se miden por tres parmetros: longitud de onda,

frecuencia y amplitud.

La frecuencia se define como el nmero de ondas completas o ciclos medidos por

segundo, tambin denominados hercios (Hz).

La longitud de onda (8 ) se define como la distancia lineal ocupada por una onda

completa o ciclo medida horizontalmente es decir, la distancia entre dos crestas o dos

valles.

Ambas magnitudes (frecuencia y longitud de onda) no son independientes sino

inversamente proporcionales: a menor distancia entre dos crestas de onda, ms cantidad

de ondas encajarn en un perodo de tiempo de un segundo. Si la frecuencia es alta la

longitud de onda es corta y viceversa.

La relacin entre entre frecuencia y longitud de onda viene determinada por la ecuacin

F=C/ donde C es la velocidad de la luz en el vaco (300.000 km/s) y la longitud de

onda expresada en metros.

La intensidad (I) o amplitud, es la altura de las crestas de las ondas y en el caso de la luz,

determina su brillo o intensidad.

La luz se propaga a partir de la fuente emisora en todas las direcciones posibles y en

forma de ondas perpendiculares a la direccin del desplazamiento. La orientacin de las

crestas respecto a la direccin de propagacin () determina el ngulo de polarizacin. La

luz polarizada tiene importantes aplicaciones fotogrficas que veremos ms adelante.



3. El espectro visible

Nuestros ojos son detectores evolucionados para captar ondas de luz visible aunque

existen muchos otros tipos de radiacin que no podemos percibir. De hecho, solo

podemos captar una parte mnima de la gama de radiaciones del espectro

electromagntico que incluye, adems de la radiacin visible, los rayos gama, los rayos X,

los rayos ultravioletas, los rayos infrarrojos, las microondas y las ondas de radio. A

medida que pasamos de los rayos gamma a las ondas de radio la longitud de onda

aumenta y la frecuencia disminuye (tambin disminuyen la energa y la temperatura).

Todos estos tipos de radiacin viajan a la velocidad de la luz (unos 300.000 km/s en el

vaco). Adems de la luz visible, tambin llegan a la superficie de la tierra desde el

espacio ondas de radio, una parte del espectro infrarrojo y una parte (afortunadamente)

muy pequea de radiacin ultravioleta.

Cada onda particular del espectro visible viene caracterizada por su longitud de onda

siendo sta junto con el sentido de la vista los nicos responsables del color observado,

pues colores diferentes slo corresponden a longitudes de onda diferentes. Si, como

generalmente sucede, la radiacin es compuesta, el ojo no puede analizar las distintas

radiaciones o longitudes de onda que recibe y aprecia tan slo el "color o tonalidad"

resultante.

La luz visible es solamente una pequea parte del espectro electromagntico, la longitud

de onda comprendida entre aproximadamente 400 y 700 nanmetros (nm = millonsima

de milmetro) y tiene una frecuencia de un milln de gigahercios (GHz), es decir, un billn

de ciclos por segundo. Solo esta estrecha gama que va desde los 400 a los 700 nm,

excita la retina del ojo produciendo sensaciones de color y brillo.

La luz blanca esta formada por la mezcla de todo el conjunto de radiaciones visibles

monocromticas que estimulan el ojo humano generando una sensacin de luminosidad

exenta de color, es una mezcla proporcionada de todas las longitudes de onda entre 400



y 700 nm. Se entiende por radiacin monocromtica a cada una de las posibles

componentes de la luz, correspondientes a cada longitud de onda del espectro

electromagntico. En el grafico de la derecha, se han destacado las zonas donde se

encuentra aquellas tonalidades que consideramos importantes: la zona de rojos hacia la

derecha y la de azules hacia la izquierda. En el centro se ubican tonalidades verdes.

Los estudios sobre el sistema visual humano, del que hablaremos ms adelante,

establecen que en el ojo existen unas clulas llamadas conos que reaccionan frente al

color. Estas clulas se presentan en 3 tipos diferentes: un tipo de conos reacciona frente a

longitudes de onda de la gama central del espectro (verdes), un segundo grupo de conos

reaccionan ante la gama de tonos rojos, y un tercer tipo de conos, son especialmente

excitados por la banda de tonos azules. Esta es la razn principal para que en

cinematografa y televisin se hayan elegidos como colores primarios el rojo ( R )

el verde ( G ) y el azul ( B ). Bien se podra haber seleccionado otra terna, pero es

importante aprovechar esta caracterstica fisiolgica del ojo.

La luz siempre produce calor en presencia de un cuerpo absorbente (en trminos estrictos

no existe la denominada "luz fra"), que destruyendo parte de la energa en forma

radiante, la recupera transformndola en calor. As, por ejemplo, no hay calor en los

espacios vacos entre el sol y la tierra, pero, al incidir la radiacin solar en nuestra piel,

una fraccin se convierte en calor; en este sentido podemos afirmar que el sol calienta. La

energa radiante adems de convertirse en calor, produce otros fenmenos, entre los que

destacan por su importancia el fotoqumico y fotoelctrico, efectos que permiten la

creacin de imgenes en soporte fotoqumico (cine y fotografa) y soporte electrnico

(televisin y vdeo). De ambos hablaremos con detalle ms adelante.

El infrarrojo

Adems de las radiaciones visibles, tienen importancia fotogrfica las infrarrojas. Dentro

del espectro electromagntico, la radiacin infrarroja se encuentra comprendida entre el

espectro visible y las microondas y ondas de radar. Las ondas infrarrojas tienen

longitudes de onda ms largas que la luz visible, pero ms cortas que las microondas; por

ende, sus frecuencias son menores que las frecuencias de la luz visible y mayores que las

frecuencias de las microondas. El trmino infrarrojo cercano (tambin denominado

infrarrojo reflejado o fotogrfico) se refiere a la parte del espectro infrarrojo que se

encuentra ms prxima a la luz visible; el trmino infrarrojo lejano denomina la seccin



ms cercana a la regin de las microondas.

La fuente primaria de la radiacin infrarroja es el calor o radiacin trmica. Cualquier

objeto que tenga una temperatura superior al cero absoluto (-273,15 C, o 0 grados

Kelvin), irradia ondas en la banda infrarroja. Incluso los objetos que consideramos muy

fros por ejemplo, un trozo de hielo, emiten en la banda infrarroja. Cuando un objeto

no est lo suficientemente caliente para irradiar ondas en el espectro visible, emite la

mayora de su energa como ondas infrarrojas. Por ejemplo, es posible que un trozo de

carbn encendido no emita luz visible, pero emite radiacin infrarroja que sentimos como

calor. Cuanto ms caliente se encuentre un objeto, tanta ms radiacin infrarroja emitir.

Sentimos los efectos de la radiacin infrarroja cada da, el calor de la luz del sol, del fuego

o de un radiador de calefaccin provienen del infrarrojo, aunque no podemos ver la

radiacin, las terminaciones nerviosas en nuestra piel pueden sentirla como calor

(diferencia entre la temperatura interior del cuerpo y la exterior a la piel). A su temperatura

vital normal, los seres vivos irradian intensamente infrarrojos. La imagen de la

izquierda muestra la fotografa de un gato obtenida sobre pelcula sensible al infrarrojo.

Las reas de colores naranja y blanco son las zonas ms calientes, en tanto que las reas

magenta y azul son las ms fras. La fotografa infrarroja brinda informacin que no

podramos obtener a travs de una imagen de luz visible. En completa oscuridad, los

visores infrarrojos pueden ver objetos gracias a que los mismos irradian calor. Volveremos

sobre este tema en captulos sucesivos.

4. Comportamiento de la luz

La luz, como todo elemento fsico, tiene un comportamiento estable, de acuerdo con los

siguientes parmetros.

1. Se propaga a partir de la fuente emisora en todas las direcciones posibles y en

forma de ondas perpendiculares a la direccin del desplazamiento. Distintas longitudes

de onda proporcionan a nuestros ojos distintas sensaciones de color. La luz se

propaga, sin detenerse, a travs de la atmsfera y aun donde no hay atmsfera, y se

sigue propagando indefinidamente mientras no encuentre un obstculo que impida su

paso



2. La luz viaja en lnea recta dentro de una sustancia de composicin uniforme

mientras no haya nada que la desve y mientras no cambie el medio a travs del cual

se est propagando. La propagacin en lnea recta se puede apreciar en los rayos de

sol cuando atraviesan una atmsfera turbia, por ejemplo sobre niebla en un bosque o

en los rayos producidos por iluminacin espectacular en escenarios con humo artificial.

3. La luz se desplaza a la velocidad de 300.000 km/s en el vaco. En el aire se mueve

ligeramente ms despacio y todava ms lentamente a travs de sustancias ms

densas como el agua o el vidrio.

4. La luz est compuesta por partculas de energa llamados fotones que originan

cambios qumicos y reacciones elctricas. Obviamente, cuanto ms intensa es la luz,

ms fotones contiene. Estas partculas de energa son las que hacen posible la

grabacin de imgenes en soportes fotosensibles.

Objetos que no permiten el paso de la luz

Cuando un objeto no es transparente sino opaco a la luz, caso de la mayora de los que

nos rodean, absorbe una parte de la luz que recibe (convertida en dbil energa calorfica)

y refleja otra parte. Cuanto ms oscuro es el material, menor es la luz reflejada, mayor la

absorbida y por tanto mayor el calor acumulado (cualquier objeto negro expuesto al sol se

calienta ms que uno blanco).

5. Reflexin y difusin

Todo cuerpo refleja parte de la luz que incide sobre l. La mayora de las superficies de

los objetos son speras o irregulares, y por ello dispersan la luz que reciben en todas las

direcciones posibles. Este tipo de reflexin produce el fenmeno

llamado

difusin (*). Para que ocurra la dispersin de la luz no es necesario que la superficie

reflectora tenga irregularidades aparentes, basta con que sean minsculas (como sera el

caso de una capa de pintura perfectamente lisa en apariencia) para que la superficie

acte como difusora. Gracias a la reflexin difusa vemos los objetos cuando una parte de

esa luz reflejada en todas direcciones llega hasta nuestros ojos.



Una superficie lisa y bien pulida, en cambio, produce una reflexin regular: la luz que

incide en una direccin determinada, es reflejada en otra direccin determinada. En este

caso lo que se pone de manifiesto con la reflexin no es la superficie reflectora, sino los

objetos cuyas imgenes se ven reflejadas. De hecho, un reflector perfectamente liso y

limpio es invisible, slo nos permite ver la imagen reflejada. Este tipo se denomina

reflexin especular, y sigue un par de leyes muy simples: la primera es que el rayo

incidente y el reflejado se encuentran siempre sobre el mismo plano. La segunda que el

ngulo de incidencia y el ngulo de reflexin son iguales. Como resultado de estas leyes,

tenemos que un espejo plano produce imgenes fieles de los objetos llamadas imgenes

virtuales: no los deforma ni cambia su tamao pero los invierte (nada tan complicado

como descifrar un texto a travs de su imagen reflejada).

(*): En la prctica cinematogrfica profesional se denomina difusor a un medio a cuyo

travs la luz se transmite (como el humo o el papel vegetal) con preferencia a aquellos

otros que la reflejan (reflectores). Tambin en fotografa se entiende por difusor un

elemento ptico de vidrio o resina de polmero que disminuye ligeramente la nitidez de

una lente para producir lo que se llama foco suave o flou, tcnica utilizada en la

fotografa de retrato. El famoso fotgrafo ingls Helmut Newton hizo del difusor la base de

su obra ms conocida. La difusin o emborronamiento deliberado de una imagen es una

tcnica que se usa sobre todo en retrato para crear una imagen ensoadora y romntica y

ocultar las imperfecciones. La suavizacin se lleva a cabo por difusin con filtros o bien

con objetivos especiales con un nivel controlado de aberracin esfrica (Minolta fabrica un

85 mm en el que el nivel de aberracin, y por tanto, de suavizacin, vara continuamente

dentro de ciertos lmites). Resultados parecidos se consiguen extendiendo vaselina sobre

un filtro o cubriendo el objetivo con gasa u otro material parecido. La suavizacin da lugar

a efectos sutiles y hermosos si se utiliza con sensibilidad; en caso contrario los resultados

son inevitablemente tpicos y cursis.

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