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  • La Naturaleza de la Luz - Parte I

  • La Naturaleza de la Luz – Parte I

    Qué es la luz?

    Los sabios de todas las épocas han tratado de responder a esta pregunta. Los griegos suponían que la luz emanaba de los objetos, y era algo así como un “espectro” de los mismos, extraordinariamente sutil, que al llegar al ojo del observador le permitía verlo.

    De esta manera los griegos y los egipcios se abocaron a la solución de estos problemas sin encontrar respuestas adecuadas. Posteriormente en la Europa del S. XV al XVII, con los avances realizados por la ciencia y la técnica, surgieron muchos matemáticos y filósofos que produjeron importantes trabajos sobre la luz y los fenómenos luminosos.

    Es Newton el que formula la primera hipótesis seria sobre la naturaleza de la luz.

    TEORIA DE NEWTON

    Se la conoce como teoría corpuscular o de la emisión. Según Newton, las fuentes luminosas emiten corpúsculos muy livianos que se desplazan a gran velocidad y en línea recta. Podemos fijar ya la idea de que esta teoría además de concebir la propagación de la luz por medio de corpúsculos, también sienta el principio de que los rayos se desplazan en forma rectilínea.

    Como toda teoría física es válida en tanto y en cuanto pueda explicar los fenómenos conocidos hasta el momento, en forma satisfactoria.

    Newton explicó que la variación de intensidad de la fuente luminosa es proporcional a la cantidad de corpúsculos que emite en determinado tiempo.

    La reflexión de la luz consiste en la incidencia de dichos corpúsculos en forma oblicua en una superficie espejada, de manera que al llegar a ella varía de dirección pero siempre en el mismo medio.

    La igualdad del ángulo de incidencia con el de reflexión se debe a la circunstancia de que tanto antes como después de la reflexión los corpúsculos conservan la misma velocidad (debido a que permanece en el mismo medio).

    La refracción la resolvió expresando que los corpúsculos que inciden oblicuamente en una superficie de separación de dos medios de distinta densidad son atraídos por la masa del medio más denso y, por lo tanto, aumenta la componente de la velocidad que es la velocidad que es perpendicular a la superficie de separación, razón por la cual los corpúsculos luminosos se acercan a la normal.

    Según lo expresado por Newton, la velocidad de la luz aumentaría en los medios de mayor densidad, lo cual contradice los resultados de los experimentos realizados años después.

    Esta explicación, contradictoria con los resultados experimentales sobre la velocidad de la luz en medios más densos que el vacío, obligó al abandono de la teoría corpuscular.

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    Modelo Corpuscular de la Luz

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    Teoria Corpuscular de Newton

    TEORIA DE HUYGENS

    Allá por 1690, cuando todavía se admitía la teoría corpuscular de la propagación de la luz, un físico, matemático y astrónomo holandés llamado Christian Huygens expuso su teoría sobre este fenómeno.

    Huygens emitió la hipótesis de que la luz era un fenómeno ondulatorio, de naturaleza semejante a la del sonido.

    Según esta teoría, la velocidad de la luz disminuye al penetrar en el agua, que es lo contrario de lo que se deduce de la teoría corpuscular.

    La única diferencia entre la luz y las ondas sonoras es que el sonido no se propaga en el vacío mientras que la luz sí lo hace.

    Para explicar esta trayectoria de la luz en el vacío, Huygens completó su teoría agregando que el rayo luminoso se propagaría entonces por la vibración de cada uno de los puntos que son alcanzados por la luz, aún aquellos del “éter cósmico” que se encuentra en el vacío.

    Principio de Huygens: “Cada punto alcanzado por la onda luminosa actúa como centro emisor de ondas secundarias. Y la onda principal es la envolvente de todas esas ondas secundarias.”

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    Teoria Ondulatoria de la Luz de Huygens

    LOS TRABAJOS DE MAXWELL

    Este físico escocés, dedicado al estudio del electromagnetismo, demostró que un circuito eléctrico oscilante radiaba ondas electromagnéticas. Resultó ser que estas ondas eran prácticamente iguales en velocidad a la de la luz. Ante esta comprobación Maxwell expresó su idea de que la luz podría ser de naturaleza electromagnética.

    Las ecuaciones de Maxwell son un conjunto de cuatro ecuaciones (originalmente 20 ecuaciones) que describen por completo los fenómenos electromagnéticos. La gran contribución de James Clerk Maxwell fue reunir en estas ecuaciones largos años de resultados experimentales, debidos a Coulomb, Gauss, Ampere, Faraday y otros, introduciendo los conceptos de campo y corriente de desplazamiento, y unificando los campos eléctricos y magnéticos en un solo concepto: el campo electromagnético.

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    Ondas Electromagneticas – James Clerk Maxwell

    TEORIA CUANTICA DE PLANCK

    Max Karl Ernest Ludwig Planck (Kiel, Alemania, 23 de abril de 1858 – Gotinga, Alemania, 4 de octubre de 1947) fue un físico alemán considerado como el fundador de la teoría cuántica y galardonado con el Premio Nobel de Física en 1918.

    Max Planck estudia la energía radiante y llegó a comprobar que las variaciones de temperatura se hacen por “saltos”, como por granitos de energía, a los que llamó “cuantos”.

    En 1905 Einstein llegó a comprobar que la energía de un haz luminoso está distribuida en una onda electromagnética y avanza en “paquetes” de electrones que llamó “fotones”.

    Si en este momento nos volviésemos a preguntar que es la luz diríamos ahora que es una energía radiante contenida en infinitos “paquetes” de electrones llamados fotones que irradian la luz y, con un resto de energía se desplazan por el espacio.

    El punto de vista actual, es aceptar el hecho que la luz parece tener una doble naturaleza. Los fenómenos de propagación de la luz encuentran mejor explicación dentro de la teoría ondulatoria, mientras que la acción mutua entre la luz y la materia, en los procesos de absorción y de emisión, se explican mejor con la teoría corpuscular.

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    Max Planck

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    Ley de Planck

     

  • La Fotografía Tradicional vrs Fotografía Digital - Parte III

  • LA NATURALEZA DE LA FOTOGRAFIA:    Grano o Pixel? – Parte III

    La fotografía digital

    Las imágenes fotográficas digitales parecen constituirse en otro tipo de imágenes por diversos motivos. Ya hemos analizado la diferencia en el procedimiento que suponen. Frente a la emulsión de sales de plata utilizan una rejilla de sensores que modifica la electricidad con la acción de la luz. El soporte de la imagen es absolutamente distinto al tradicional: frente al grano irregular de las sales aparece una trama perfectamente regular de puntos cuadrados. En lugar de almacenarse la información en forma de procesos químicos se almacena como electricidad. En vez de almacenarse la información con valores continuos se almacena con valores discretos, reduciendo la riqueza de la información. Son todos factores que diferencian notablemente ambos sistemas, pero recordamos que sólo se diferencian en la fase de almacenamiento de la información, en lo concerniente al soporte y su capacidad para recoger y almacenar esa información.

    Otros factores que complican la apreciación de la fotografía digital son la convivencia sobre un mismo medio de imágenes de procedencias muy diversas con el mismo formato, así como las posibilidades ilimitadas de manipulación que éste ofrece. Esto no tiene equivalente en el medio tradicional, donde sólo encontramos imágenes fotográficas sobre los soportes fotográficos.

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    Distintos tipos de imagen digital

    Las fotografías digitales se convierten al introducirse en alguno de los dispositivos de almacenamiento de los sistemas preparados para trabajar con ellas en imágenes digitales tipo bitmap, formadas por pixels. Se almacenan en alguno de los numerosos formatos de fichero preparados para este tipo de información (TIFF, JPEG, GIF, PCX, PCD, PSD, TGA…). Como tales imágenes digitales conviven con muchas otras que tienen un origen muy diferente. El medio de almacenamiento las homogeneiza. Sin embargo, no tenemos que olvidar la especificidad de cada una, que proviene de los mecanismos que la gestaron. Aunque pueden convivir en un formato homogeneizador, no por ello devienen imágenes de la misma naturaleza. Simplemente comparten algunas características, pero no pierden su naturaleza esencial, la relación con su proceso de gestación.

    Por tanto, tenemos que diferenciar los tipos posibles de imagen digital para comprender el lugar de las fotografías digitales y su relación con los otros tipos existentes.

    Tipos de imagen digital

    1. Imagen generada mediante algoritmos

    En este caso, la imagen es generada mediante fórmulas matemáticas que dibujan una imagen que refleja las relaciones abstractas como formas y colores. El operario que produce la imagen se limita a decidir sobre la fórmula en cuestión, el rango de valores que quiere reproducir, así como la correspondencia gráfica con formas y colores. La imagen se construye de forma automática. Casos simples son representaciones de fórmulas como el seno o el coseno. Más complejas las imágenes de fórmulas fractales.

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    Imágenes fractales generadas mediante algoritmos

    2. Imagen pintada sobre pantalla

    En este caso el operador utiliza algún tipo de dispositivo para dibujar una imagen de forma similar a como se realiza con procedimientos tradicionales como lápices o pinceles. Con un ratón o tableta digitalizadora se construye la imagen gesto a gesto, mediante herramientas virtuales que simulan las tradicionales o inventan otras nuevas. La imagen se construye de forma secuencial, con un proceso de interacción y realimentación que posibilita la reflexión en cada paso del creador y su especial relación con la imagen que va conformando. En esto el proceso es idéntico a los tradicionales, por supuesto, aunque se distinguen por las peculiaridades de este medio que permite correcciones infinitas sin degradación del soporte, y que ofrece una abstracción de la información que no depende de materiales físicos concretos para obtener los distintos efectos.

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    Imagen digital dibujada a mano

    3. Imagen en 3D

    El operador construye una escena virtual con objetos, luces y cámaras. Posteriormente se genera una imagen bidimensional que responde a una fotografía virtual de la escena construida. El proceso de modelado es semejante a la escultura o arquitectura tradicionales. La iluminación y colocación de la cámara son semejantes a la fotografía tradicional. La imagen final se genera de forma automática, según la disposición de los elementos escogidos. Son imágenes, por tanto, que tienen algunos de los componentes de las imágenes construidas manualmente, en un proceso de actos y reflexiones secuenciales y al mismo tiempo algunos de los componentes de la fotografía, ya que se gestan en una cámara virtual. Es destacable que el software existente trabaja de un modo similar a las cámaras estenopéicas, y sólo simula las lentes mediante procesos añadidos, posteriores a la toma.

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    Imagen 3D

    4. Imagen fotográfica

    Las imágenes se forman en una cámara oscura armada con lentes. La superficie fotosensible convierte la luz entrante en información eléctrica. Esta superficie está construida mediante una retícula de cuadrados regulares que le dan esa uniformidad propia de la imagen digital.

    Otro caso posible sería el de las fotografías tradicionales que se digitalizan para su almacenamiento o manipulación en el ámbito digital. En este caso, nos encontramos con un tipo mixto de imágenes, y que contiene, por tanto, componentes de ambos sistemas. Por un lado, las características de la imagen fotográfica convencional. Por otro, las de la imagen digital.

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    Imagen fotográfica digital

    5. Imágenes mixtas

    El hecho de convivir en el mismo soporte hace que resulte muy sencillo combinar imágenes de distinta procedencia. Podemos incluir fotografías dentro de escenas en 3D, como fondos o texturas, podemos dibujar sobre fotografías, o podemos hacer collage con distintos tipos de estas imágenes. En cada caso nos encontraremos con imágenes con características híbridas entre uno y otro sistema, con mayor o menor cantidad de componentes de cada uno según sea la cantidad de imagen que se mantenga de cada tipo

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    Imagen híbrida digital

    En el ámbito de las imágenes digitales, conviven imágenes de distintas procedencias que conservan sus componentes esenciales aunque se homogeneicen en el soporte digital. La fotografía digital es un procedimiento de este tipo. Aunque su aspecto y características sean semejantes a los de otro tipo de imágenes, y la combinación con esas otras imágenes sea extremadamente fácil, no podemos olvidar su especificidad. Una imagen fotográfica es siempre fotográfica, hasta que diversas manipulaciones puedan convertirla en otra cosa. Una imagen fotográfica digital sigue siendo fotografía, aunque se haya convertido en imagen digital. Sólo perderá su naturaleza fotográfica si comenzamos a manipularla convirtiéndola en otra cosa, como por ejemplo una fotografía pintada, es decir, una imagen híbrida del último tipo que hemos analizado.

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    Fotografía pintada

    Facilidad de manipulación de la imagen digital

    Existe otro factor que parece diferenciar a las imágenes fotográficas digitales de las imágenes fotográficas tradicionales. Al haberse convertido en imagen digital, puede ser manipulada hasta el infinito sin que esto suponga una degradación evidente de la calidad de la imagen. En la fotografía tradicional esto es imposible, ya que cada paso en la manipulación implica unos procesos físicos que van alterando el soporte mismo de la imagen, con una degradación parásita muy alta, que puede añadir grandes dosis de ruido a la información original.

    En el ámbito digital, la información puede manejarse con independencia del soporte que la porta, trasmitiéndose y manipulándose sin pérdidas innecesarias. Esto nos permite manipular la información de forma absoluta, alterando el valor de cada uno de los puntos de la imagen a nuestra voluntad. Este hecho ha despertado grandes suspicacias en el ámbito de la fotografía digital, fundamentalmente porque parece terminar con el supuesto verismo de la fotografía tradicional. Una fotografía digital puede alterarse sin que el medio delate las manipulaciones. Por tanto, su capacidad de reflejar la realidad como una prueba es cuestionada gravemente.

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    Fotografía manipulada

    Por supuesto que esa capacidad ya era cuestionada muy seriamente antes de la aparición de la fotografía digital. De todos es conocida la habitual manipulación de la fotografía de reportaje, que construye habitualmente escenas que sólo existen por y para la cámara que las creó, por consiguiente, falsificaciones o simulaciones. Incluso en el laboratorio es habitual el recurrir a montajes, tapados o sobreexposiciones que modifiquen la imagen a conveniencia del fotógrafo. Pero hay que destacar, sobre todo, que la fotografía siempre supone una intervención, un posicionamiento, una actitud y unas decisiones que conformarán finalmente una imagen. La fotografía no es verdad, siempre es una construcción deliberada por parte del fotógrafo.

    La manipulabilidad de la imagen digital quizás sea una bendición que nos permita reafirmar el carácter subjetivo de la fotografía, su carácter de medio que crea imágenes utilizando la luz y ciertos artificios, pero siempre imágenes creadas por el fotógrafo desde sus decisiones, su posicionamiento y su intención.

    Autor: Jaime Munárriz

     

 

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