LUZ

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2º BACHILLERATO-FISICA ONDAS ELECTROMAGNETICAS. LA LUZ 
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ONDAS ELECTROMAGNETICAS. LA LUZ 
A lo largo de los siglos XVII, XVIII y primera mitad del XIX, gracias a los trabajos presentados años atrás por Huygens, 
Young o Fresnel en relación a la naturaleza de la luz, pareció quedar claro que la luz se comportaba como una onda, 
frente a las teorías que postulaban que podía tratarse más bien de una sucesión de partículas o corpúsculos. Sin 
embargo, aún quedaba abierta la cuestión de saber qué era exactamente lo que vibraba en este tipo de ondas. Fue el 
físico inglés James Clerk Maxwell (1831 - 1879) quien, en la segunda mitad del siglo XIX, estableció que la luz se 
comportaba como una onda electromagnética. 
1.¿QUÉ SON LAS ONDAS ELECTROMAGNETICAS? 
La síntesis electromagnética realizada por Maxwell permitía unificar y explicar mediante una sola teoría los 
fenómenos eléctricos, magnéticos y ópticos conocidos en la época. 
 
 
 
Características 
 Al contrario que las ondas mecánicas, las ondas electromagnéticas pueden propagarse en el vacío, además 
de hacerlo en el aire o materiales sólidos 
 Los módulos de los campos eléctricos y magnéticos están relacionados mediante la expresión E=c⋅B 
 La dirección de propagación de la onda, perpendicular a los vectores 𝐸 ⃗⃗ ⃗ y �⃗� , es la misma que la del producto 
vectorial 𝐸 ⃗⃗ ⃗ x �⃗� 
https://www.fisicalab.com/apartado/naturaleza-luz
https://www.fisicalab.com/apartado/que-son-las-ondas
https://www.fisicalab.com/apartado/ondas-mecanicas
https://www.fisicalab.com/apartado/producto-vectorial
https://www.fisicalab.com/apartado/producto-vectorial
 
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 Si la onda electromagnética se propaga en el eje x, el campo eléctrico "apuntará" en el eje y y el magnético en 
el eje z y vendrán dados por las siguientes ecuaciones, que corresponden a las de una onda armónica 
unidimensional: 
 
 La velocidad de propagación depende del medio. Concretamente, la velocidad de las ondas en el vacío es 
independiente de la longitud de onda y viene dada por: 
 
Siendo ε0=8.854⋅10−12 C2⋅N−1⋅m−2 la permitividad eléctrica del vacío y μ0=4⋅π⋅10−7T⋅m⋅A−1=4⋅π⋅10−7N⋅A−2 la 
permeabilidad magnética del vacío y quedando por tanto v≅3·108 m/s 
 
1.1 ESPECTRO ELECTROMAGNETICO 
El espectro electromagnético es el conjunto ordenado de todas las frecuencias o longitudes de onda en que puede 
descomponerse la radiación electromagnética (ondas transversales, formada por un campo eléctrico y otro magnético, 
oscilantes en planos perpendiculares) de distinta frecuencia y longitud de onda 
 
Ec. Fundamental del movimiento ondulatorio: ʎ = 𝒄 . 𝑻 ʎ =
𝒄
𝒇
 
ʎ = longitud de onda; c = velocidad de la luz; f= frecuencia de onda; T= periodo de onda 
ESPECTRO DE LUZ VISIBLE 
 
 
 
 
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https://www.fisicalab.com/apartado/ondas-armonicas
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https://www.fisicalab.com/apartado/campo-magnetico-creado-por-carga-puntual#permeabilidad-magnetica
 
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Ondas de Radio: Producidas por circuitos oscilante (dispositivos que son capaces de convertir la energía de la corriente eléctrica 
continua en corriente alterna) 
Microondas: Producidas por las vibraciones y rotaciones de las moléculas. 
Radiación infrarroja: Producida por los cuerpos calientes 
Luz visible: Debidas a saltos electrónicos entre niveles atómicos y moleculares, de partículas con exceso de energía. 
Luz ultravioleta: Debidas a saltos electrónicos como las anteriores. UV-A (producen vit, C); UV-B (producen cáncer, alteración de 
la visión y disminución del sistema inmunológico; UV-C (muy peligrosas) estas dos últimas son absorbidas por la capa de ozono. 
Rayos X: Se producen por oscilaciones de electrones próximos al núcleo, o haciendo incidir electrones de gran energía sobre 
metales. 
Rayos gamma: Se dan por fenómenos de núcleos radiactivos y reacciones nucleares. Sólo son absorbida por planchas de plomo 
y muros grueso de hormigón. 
 
 
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1.2 NATURALEZA DE LA LUZ 
Los fenómenos luminosos y la naturaleza de la luz fueron desde siempre un misterio apasionante que acaparó la 
atención de los pensadores más antiguos. La historia de la ciencia nos proporciona sucesivas hipótesis que intentan 
dar una explicación a tales hechos. La principal controversia se centró, durante mucho tiempo, en si la luz era 
una onda o una partícula (corpúsculo). Hoy día los físicos entendemos que la luz es ambas cosas. 
1637 1671 1690 1801 1815 1864 1905 1924 
Descartes Newton Huygens Young Fresnel Maxwell Einstein De Broglie 
Luz-partícula Tª corpuscular. 
Justificada por 
la propagación 
de la luz en 
línea recta y 
fenómenos de 
reflexión 
Tª ondulatoria. 
La luz es una 
“onda 
longitudinal”. 
Explica 
fenómenos de 
doble 
refracción. 
Tª ondulatoria. 
Experimento 
de la doble 
rendija. 
Interferencias 
con franjas 
brillantes y 
oscuras 
Tª ondulatoria. 
Fenómeno de 
difracción. 
Polarización de 
la luz. Calculo 
de la velocidad 
de la luz 
(Foucault) 
máxima en el 
vacío 
Se desecha la 
Tª corpuscular 
Tª 
electromagnéti
ca de la luz 
Doble 
naturaleza de 
la luz. 
Onda-
corpúsculo. 
Explicación del 
fenómeno 
fotoeléctrico. 
Hipótesis de 
Plank (cuantos 
de energía o 
fotones) 
Publica la 
teoría de la 
doble 
naturaleza de 
la luz. 
La alta velocidad de la luz y su pequeña longitud de onda, hacen que los fenómenos característicos de las ondas sean difíciles de observar 
A partir de la hipótesis cuántica de M. Planck (1858-1947), A. Einstein (1879-1955) propuso en 
1905 que: la luz está formada por un haz de pequeños corpúsculos o cuantos de energía también 
llamados fotones. Es decir, en los fotones está concentrada la energía de la onda en lugar de estar 
distribuida de modo continuo por toda ella. 
La energía de cada uno de los fotones es proporcional a la frecuencia de la luz. 
𝑬 = 𝒉 . 𝒇 𝒉 = 𝒄𝒐𝒏𝒔𝒕𝒂𝒏𝒕𝒆 𝒅𝒆 𝑷𝒍𝒂𝒏𝒄𝒌 = 𝟔, 𝟔𝟐𝟓 . 𝟏𝟎−𝟑𝟒 𝑱. 𝒔 
La luz tiene una doble naturaleza. Se propaga mediante ondas electromagnéticas y presenta fenómenos típicamente 
ondulatorios (interferencias, difracción, polarización) pero su interacción con la materia, en fenómenos de 
intercambio energía, lo hace como una partícula. No se manifiesta simultáneamente con ambas naturalezas. Los 
electrones presentan también este comportamiento. 
PROPAGACION RECTILINEA DE LA LUZ 
La luz se propaga según líneas rectas a las que llamamos RAYOS: un rayo es una línea imaginaria, con la dirección y 
el sentido en el que propagan loas ondas y que es perpendicular a los vectores �⃗� y �⃗� 
 
 
 Los agujeros han de estar Haz de rayos de luz paralelos Haz de rayos divergentes 
 en línea recta, 
para poder observar la luz 
https://www.fisicalab.com/apartado/que-son-las-ondas
 
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Ejemplos de la propagación rectilínea de la luz son la refracción, 
reflexión y difracción de la luz y la formación de sombras y penumbras 
(eclipses) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
VELOCIDAD DE LA LUZ EN EL VACIO 
 
Año luz = 9,5.10 15 m = 9,5.1012 km 
FENOMENOS LUMINOSOS: 
 
1.3 INDICE DE REFRACCIÓN 
 
El valor de la velocidad de la luz es constante en un mismo medio, sin embargo, cuando se produce un cambio a otro 
medio transparente, el valor de la velocidad también cambia, tal y como se pone de manifiesto en el fenómeno de la 
refracción. En el caso de la luz es habitual usar el índice de refracción absoluto y el relativo para cuantificar este cambio. 
 
 
El índice de refracción absoluto de un medio nos sirve para calcular la velocidad de la
luz en él y cuenta con las 
siguientes características: 
 Su valor en el vacío es n=1 para cualquier longitud de onda 
 En cualquier otro medio, su valor depende de la longitud de onda y es una propiedad característica de cada 
medio para dicha longitud de onda n(λ). Esto implica que la velocidad de la luz en un medio distinto del 
vacío depende de la longitud de onda 
 Su valor es siempre mayor o igual que uno, pues c>v. A mayor n, menor es la velocidad de la luz en ese 
medio 
 Cuando un medio tiene un índice de refracción mayor que otro se dice que es más refrigente 
La frecuencia de la luz no varía con el medio de propagación, solo depende de la fuente (depende de la longitud de 
onda) 
𝒗 = ʎ . 𝒇 ʎ𝒐 = 
𝑪
𝒇
 en el vacío" ʎ= 
v
f
 "en un medio material" → ʎ = 
𝒄
𝒏𝒇
=
 ʎ𝒐
𝒏
 → 𝒏 = 
 ʎ𝒐
ʎ
 
Refracción 
Reflexión 
Sombras y penumbras 
https://www.fisicalab.com/apartado/reflexion-refraccion-luz#refraccion
https://www.fisicalab.com/apartado/ondas-armonicas#magnitudes
 
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Indice de refracción relativo 
 
 
1.4 LEYES DE LA REFLEXION Y DE LA REFRACCIÓN 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Nota: los espejismos son ejemplos de refracción atmosférica. 
 
 
 
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1.4.1 Angulo límite y reflexión total 
Se da cuando un rayo de luz pasa de un medio mas refringente a otro 
menos refringente. 𝑛1 > 𝑛2 
 
Él ángulo límite, es aquel angulo de incidencia para el cual el rayo saliente 
no se refracta y forma un ángulo de 90º con la normal. 
 
La reflexión total se dá cuando no existe angulo refractado. Esto ocurre 
para ángulos mayores al angulo limite (𝑙 = 𝑎𝑛𝑔𝑢𝑙𝑜 𝑙í𝑚𝑖𝑡𝑒) 
𝑠𝑒𝑛 𝑙
𝑠𝑒𝑛 90º
= 
𝑛2
𝑛1
 → 𝑠𝑒𝑛 𝑙 =
𝑛2
𝑛1
 
 
Ejemplo; primas, periscopio, camara reflex, fibra de vidrio…. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1.4.2 CASOS ESPECIALES DE REFRACCIÓN DE LA LUZ 
 
1.-LAMINAS DE CARAS PLANAS Y PARALELAS 
 
2.-PRISMA ÓPTICO Medio trasparente limitado por 2 caras planas no paralelas 
𝜑 = á𝑛𝑔𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑟𝑖𝑚𝑎 𝑛1 = 1 "𝑎𝑖𝑟𝑒" 
i′ = á𝑛𝑔𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑚𝑒𝑟𝑔𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 
𝛿 = á𝑛𝑔𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑠𝑝𝑙𝑎𝑧𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 
 n1 sen i = n2 sen r (ley de refracción de Snell) 
rayo entrante 1 sen i = n sen r 
𝒔𝒆𝒏 𝒊
𝒔𝒆𝒏 𝒓
= 𝒏 → 𝒓𝒂𝒚𝒐 𝒆𝒏𝒕𝒓𝒂𝒏𝒕𝒆 
rayo entrante n sen r' = 1 sen i' 
𝒔𝒆𝒏 𝒊′
𝒔𝒆𝒏 𝒓′
= 𝒏 → 𝒓𝒂𝒚𝒐 𝒔𝒂𝒍𝒊𝒆𝒏𝒕𝒆 
 𝝋 = 𝒓 + 𝒓′ 𝜹 = 𝜶 + 𝜷 → á𝒏𝒈𝒖𝒍𝒐𝒔 𝒆𝒙𝒕𝒆𝒓𝒊𝒐𝒓𝒆𝒔 
i = 𝛼 + 𝑟 𝛼 = 𝑖 − 𝑟 
i' = 𝛽 + 𝑟′ 𝛽 = 𝑖′ − 𝑟′ 𝛿 = 𝑖 − 𝑟 + 𝑖′ − 𝑟′ 𝜹 = 𝒊 + 𝒊′ − 𝝋 
 
1.5 DISPERSIÓN DE LA LUZ 
La mayor parte de los haces de luz están formados por una mezcla de radiaciones de distinta longitudes de onda 
y diversos colores. 
La dispersión de la luz es la descomposición de la luz mas compleja en otras luces más simples, al atravesar otros 
medios materiales, según la longitud de onda de cada una de luz. 
Sabemos que la velocidad de la luz en el vacío es constante e independiente de su longitud de onda. Sin embargo, su 
velocidad en cualquier otro medio distinto del vacío sí que depende de la longitud de onda que tenga. Esta dependencia 
se debe a las estructuras moleculares de los materiales y es la responsable de que, en última instancia, el índice de 
refracción dependa de la longitud de onda. 
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La ley de Snell de la refracción determina que el ángulo de refracción dependa de los índices de refracción de los 
medios según: 
𝑠𝑒𝑛 𝑖
𝑠𝑒𝑛 𝑟
= 
𝑛2
𝑛1
= 
𝑣1
𝑣2
= 
ʎ1
ʎ2
 
Los colores con mayor longitud de onda, tienen un indice de refracción es menor, se refracta menos. 
 
 
Al conjunto de luces que aprarecen en el haz dispersado se le llama espectro visible 
 
El fenómeno de la dispersión es ampliamente utilizado en espectroscopia. La espectroscopia es una técnica de 
análisis que consiste en el estudio de las distintas componentes de la radiación electromagnética que emiten o 
absorben los cuerpos en ciertas condiciones. 
1.6 EL COLOR 
 
Percibimos el color de un objeto como resultado de un proceso que implica: 
 La interacción de las ondas electromagnéticas con dicho objeto. Como resultado parte de la 
energía de la luz es absorbida por el objeto (la energía luminosa se transforma en energía cinética de 
las moléculas del cuerpo provocando un calentamiento de éste) y otra parte es reflejada. 
 La recepción de la luz procedente de los objetos que, convenientemente interpretada, nos 
produce la sensación de color. La luz reflejada por los objetos es la que perciben nuestros ojos. En 
la retina se convierte en impulsos eléctricos que son transmitidos al cerebro donde es interpretada 
produciéndonos la sensación de color. 
La teoría tricromática, propuesta originalmente por Thomas Young (principios del s. XIX), y más tarde desarrollada 
por Helmholtz en 1866, explica la forma en la que apreciamos los colores: 
 Nuestra retina está equipada con tres tipos de células (conos) sensibles a los colores: rojo, verde y 
azul del espectro (colores primarios). 
 Los colores resultan de la mezcla de estos tres colores primarios. 
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Cuando la luz incide sobre un objeto se produce una absorción parcial de la misma produciéndose la visión de los 
colores por la mezcla de las luces reflejadas: 
 Si un objeto absorbe la luz verde y la azul, reflejará la roja. Concluiremos, por tanto, que el objeto es de 
color rojo. De manera análoga se puede explicar el color verde o azul. 
 Si el objeto absorbe la luz azul, reflejará la verde y la roja. La mezcla de ambas da amarillo. Concluiremos, 
por tanto, que el objeto es de color amarillo. 
 Si el objeto absorbe la luz verde, reflejará la azul y la roja. La mezcla de ambas da magenta. Concluiremos, 
por tanto, que el objeto es de color magenta. 
 Si el objeto absorbe la luz roja, reflejará la azul y la verde. La mezcla de ambas da cian. Concluiremos, 
por tanto, que el objeto es de color cian. 
 Los demás colores se forman modificando la intensidad de los colores primarios que se reflejan. 
 
En la síntesis aditiva los colores primarios se 
suman produciendo los demás colores. 
Si suponemos idéntica intensidad para los tres 
colores primarios: 
Verde + Rojo = Amarillo 
Rojo + Azul= Magenta 
Verde + Azul = Cian 
Rojo + Verde + Azul = Blanco 
Mezclando los tres colores primarios con 
intensidades diferentes se obtienen todos los 
demás colores.