Cimbra
septiembre-diciembre 2012 /
pág 21
La suposición de que cada pun-
to de un objeto luminoso (o ilu-
minado) emite rayos rectos de luz
en todas direcciones es la hipóte-
sis principal de la teoría de la luz
que se llama “Óptica geométrica”.
En esta teoría la naturaleza de los
rayos luminosos no se cuestiona,
ni siquiera es importante. El pro-
pósito de la teoría es solamente
entender lo que ocurre a los rayos
emitidos por los objetos, y como
para esto solamente es necesario
aplicar conocimientos de geome-
tría, el nombre de la teoría es “Óp-
tica geométrica”. Nuestro estudio
prácticamente no rebasará los lími-
tes de la óptica geométrica (dichos
límites se justifican en los libros de
electromagnetismo
[
1]
).
Seguidamente veremos los si-
guientes aspectos analizados con las
herramientas de la “Óptica geométri-
ca”:
- Iluminancia y luminancia.
- Reflexión de la luz.
- Refracción de la luz.
- Reflexión interna total.
- Reflexión especular.
- Reflexión difusa.
- Reflexión especular/difusa.
Conceptos básicos
Intensidad luminosa
La intensidad luminosa (
I
) es la
cantidad de flujo luminoso (
d
Φ
) que
emite una fuente por unidad de ángu-
lo sólido (
d
Ω
), es decir, la intensidad
con que se proyecta la luz en una di-
rección determinada:
I =
d
Φ
d
Ω
Siendo:
I
= Intensidad luminosa (cd = lm/sr).
d
Φ
= Elemento diferencial de flujo
a través del ángulo sólido
d
Ω
(lm).
d
Ω
= Elemento diferencial de án-
gulo sólido (estereorradián, sr).
Como una esfera equivale a
estereorradián (sr), el flujo luminoso
total (lm) de una fuente de 1 candela
(cd) es
Φ = 1·4·π
=
4·π·
cd
·
sr =
4·π·
lm
.
Una bombilla incandescente de
tungsteno de 100 W, con 82 W de
flujo radiante, emite un flujo total de
1740 lm: una lámpara fluorescente
de 40 W, con 23,2 de flujo radiante,
emite un flujo total de 2830 lm.
Iluminancia
Recordemos brevemente: la ilumi-
nancia es la potencia luminosa que inci-
de en una superficie, y la luminancia es la
luz que procede de esa misma superficie.
La iluminancia o iluminación (
E
)
es la cantidad de flujo luminoso (
Φ
)
que incide sobre una superficie por
unidad de área (
dS
):
E =
d
Φ
d
S
Siendo:
E
= Iluminancia (lx = lm/m
2
=
(cd·sr)/m
2
).
dS
= Elemento diferencial de su-
perficie (m
2
).
La unidad de medida de la ilumi-
nancia en el SI es el lux (lx). En algu-
nos textos de habla inglesa también
se emplea el fc = lm/ft
2
, foot-candle,
equivalente a 1 lm/(12 in)
2
= 1 lm/
(12·0,0254)
2
·m
2
≈ 10 lx.
La iluminancia (E) que produ-
ce una fuente de luz de intensidad
luminosa (I) sobre un plano situado
a una distancia (d) disminuye inver-
samente proporcional al cuadrado
de la distancia de la fuente al plano
(“Ley Inversa de los Cuadrados”):
E =
I
d
2
Intensidad luminosa.
Iluminancia en un punto por un rayo no
perpendicular al plano.
(García Fernández, Javier; Boix, Oriol)
La “Óptica” es
la parte de la
física que tiene
por objeto el
estudio de los
fenómenos
debidos a la luz
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