Luz

Qué es la luz

La palabra procede del latín lux, lucis. En su acepción física estricta, la luz es una onda electromagnética capaz de estimular la retina y desencadenar la sensación visual. Ese estímulo ocupa una franja muy estrecha del espectro electromagnético: la llamada luz visible, situada entre la luz ultravioleta (longitudes de onda más cortas) y la radiación infrarroja (más largas). Fuera de ese intervalo, la radiación electromagnética existe, pero el ojo no la registra.

Cada longitud de onda dentro del rango visible se percibe como un color. Las más cortas corresponden al violeta y el azul; las más largas, al rojo. Cuando todas se combinan en proporciones equilibradas, el resultado es la luz blanca, como la solar. Un prisma la descompone en sus colores porque cada longitud de onda se desvía en un grado distinto al cambiar de medio, fenómeno conocido como dispersión. El arcoíris es el mismo efecto a escala atmosférica.

La naturaleza física de la luz

Entender qué es la luz costó siglos de debate. En el siglo XVII se enfrentaron dos concepciones. Isaac Newton defendía que la luz estaba formada por corpúsculos, diminutas partículas que viajaban en línea recta, y con ese modelo explicó la reflexión y la descomposición en colores mediante un prisma. Christiaan Huygens, contemporáneo suyo, sostenía en cambio que la luz era una onda que se propagaba por el espacio, como las ondulaciones en la superficie del agua. El prestigio de Newton inclinó la balanza durante casi un siglo.

A comienzos del siglo XIX el experimento de la doble rendija de Thomas Young mostró que dos haces de luz podían interferir entre sí, algo que solo tiene sentido si la luz se comporta como una onda. En 1865 James Clerk Maxwell dio un paso más: describió la luz como una onda electromagnética, una oscilación combinada de campos eléctricos y magnéticos. La cuestión parecía zanjada a favor de la teoría ondulatoria.

No lo estaba del todo. A principios del siglo XX, el efecto fotoeléctrico obligó a admitir que la luz también se comporta como un chorro de partículas de energía, los fotones, cuando interactúa con la materia. La física moderna reconcilió ambas visiones en el concepto de dualidad onda-corpúsculo: la luz no es exactamente una cosa ni la otra, sino que exhibe propiedades de onda o de partícula según el experimento con que se la interrogue. El fotón, la partícula que la constituye, carece de masa.

La velocidad de la luz

La luz no se propaga de forma instantánea. La primera medición con éxito de su velocidad la hizo el astrónomo danés Ole Roemer en 1676, observando los eclipses de las lunas de Júpiter. Hoy el valor está fijado con precisión absoluta: en el vacío, la luz viaja a 299.792.458 metros por segundo, unos 300.000 kilómetros por segundo. Es una cifra tan central que desde 1983 el metro se define a partir de ella, como la distancia que recorre la luz en el vacío en una fracción determinada de segundo.

Al atravesar un medio material (agua, vidrio, la córnea del ojo) la luz se frena. La relación entre su velocidad en el vacío y en ese medio es el índice de refracción, y de él depende que un rayo cambie de dirección al pasar de un material a otro. Ese cambio brusco de trayectoria, la refracción, es lo que permite que una lente enfoque una imagen y, en el ojo, que la córnea y el cristalino proyecten sobre la retina lo que miramos.

La luz en medicina

Más allá de la visión, la luz es una herramienta clínica de primer orden. Distintas bandas del espectro tienen aplicaciones muy diferentes. La luz ultravioleta, de longitud de onda inferior a la visible, se emplea en diagnóstico dermatológico (la luz de Wood) y en fototerapia. La luz polarizada, cuyas ondas vibran en un solo plano, es la base de la microscopía de polarización y de la dermatoscopia. El láser concentra luz coherente para cortar, coagular o vaporizar tejidos con precisión.

La luz visible también participa en procesos biológicos. La retina traduce los fotones en impulsos nerviosos gracias a pigmentos fotosensibles. Y determinadas longitudes de onda influyen en el ritmo circadiano a través de receptores no visuales del ojo. La luz, en suma, atraviesa la medicina por vías muy distintas: como estímulo de la visión, como agente físico que interactúa con los tejidos y como instrumento de exploración.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene la palabra "luz"?

Del latín lux, lucis, con el mismo significado que hoy. De la misma raíz proceden términos como "lúcido", "dilucidar" o "translúcido", todos vinculados a la idea de claridad o iluminación.

¿Es la luz una onda o una partícula?

Ambas cosas, según cómo se la observe. En unos experimentos la luz se comporta como una onda (interferencia, difracción) y en otros como un chorro de partículas llamadas fotones (efecto fotoeléctrico). La física moderna llama a esto dualidad onda-corpúsculo, y no es una contradicción, sino un rasgo propio de la luz.

¿Qué diferencia hay entre luz y radiación electromagnética?

La luz visible es solo una pequeña franja de toda la radiación electromagnética. El espectro completo abarca desde las ondas de radio hasta los rayos gamma, y de todo ese conjunto el ojo humano solo percibe el tramo comprendido entre unos 380 y 750 nanómetros. En física, no obstante, el término "luz" se usa a veces en sentido amplio para referirse también a bandas invisibles vecinas, como la ultravioleta o la infrarroja.

¿A qué velocidad viaja la luz?

En el vacío, a 299.792.458 metros por segundo. Es una constante universal, tan estable que desde 1983 se utiliza para definir el metro. Al atravesar un medio material la luz se ralentiza, y ese frenado, cuantificado por el índice de refracción, es lo que hace posible que las lentes enfoquen.

Referencias

1. Wikipedia. Espectro electromagnético.
2. Wikipedia. Velocidad de la luz.
3. Wikipedia. Dualidad onda-corpúsculo.
4. Real Academia Española. Luz. Diccionario de la lengua española, 23.ª edición.