Iluminancia, Flujo luminoso,

Iluminancia

En fotometría, la iluminancia () es la cantidad de flujo luminoso que incide sobre una superficie por unidad de área. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el lux: 1 lux = 1 Lumen/m².

En términos generales, la iluminancia se define según la siguiente expresión:


donde:

EV es la iluminancia, medida en lux (no usa el plural luxes).
F es el flujo luminoso, en lúmenes.
dS es el elemento diferencial de área considerado, en metros cuadrados.
La iluminancia se puede definir a partir de la magnitud radiométrica de la irradiancia sin más que ponderar cada longitud de onda por la curva de sensibilidad del ojo. Así, si es la iluminancia, representa la irradiancia espectral y V(λ) simboliza la curva de sensibilidad del ojo, entonces:


Tanto la iluminancia como el nivel de iluminación se pueden medir con un aparato llamado fotómetro. A la iluminancia que emerge de una superficie por unidad de área también se le denomina emitancia luminosa ().


Flujo luminoso

El flujo luminoso es la medida de la potencia luminosa percibida. Difiere del flujo radiante, la medida de la potencia total emitida, en que está ajustada para reflejar la sensibilidad del ojo humano a diferentes longitudes de onda.

Su unidad de medida en el Sistema Internacional de Unidades es el lumen (lm) y se define a partir de la unidad básica del SI, la candela (cd), como:


El flujo luminoso se obtiene ponderando la potencia para cada longitud de onda con la función de sensibilidad luminosa, que representa la sensibilidad del ojo en función de la longitud de onda. El flujo luminoso es, por tanto, la suma ponderada de la potencia en todas las longitudes de onda del espectro visible. La radiación fuera del espectro visible no contribuye al flujo luminoso. Así, para cualquier punto de luz, si representa el flujo luminoso , simboliza la potencia radiante espectral del punto de luz en cuestión y la función de sensibilidad luminosa, entonces:



Bajo condiciones fotópicas una luz monocromática de 555 nm (color verde) con un flujo radiante de 1W, genera un flujo luminoso de 683,002 lm, que corresponde con la máxima respuesta del ojo humano. Por otro lado, el mismo flujo de radiación situado en otra longitud de onda diferente de la del pico, generaría un flujo luminoso más pequeño, de acuerdo con la curva .

Luz como partícula y como onda

La luz puede considerarse formada por partículas (los fotones) o por ondas (el campo electromagnético). Ahora, por primera vez, unos investigadores han hecho un experimento que relaciona el aspecto partícula de la luz con el aspecto onda.

Cuando se intenta medir el campo electromagnético (el aspecto de onda de la luz) de un fotón, que es la partícula de la luz, se plantea una gran dificultad, puesto que el fotón es un cuanto (un paquete) de energía electromagnética, explican los investigadores de la Universidad de Nueva York en Stony Brook y de la Universidad de Oregón. Además, ¿cómo saber cuándo va a aparecer un fotón para poder medirlo? El problema no era sencillo de resolver, pero los investigadores lo han logrado con un nuevo aparato, que han denominado correlacionador onda-partícula.

Aunque la discusión sobre la naturaleza de la luz en la época moderna data de los tiempos de Newton, fue hace 100 años, con el nacimiento de la mecánica cuántica, cuando la dualidad partícula-onda de la luz surgió con toda su fuerza. A lo largo de este tiempo se han ido conociendo los aspectos de partícula y de onda de la luz. Ambos están presentes en la descripción de la realidad que hace la física moderna, con sus fluctuaciones e incertidumbres inherentes.

El método utilizado por los investigadores es complicado, y también es complicado de explicar. Se trata de una fuente de luz muy débil; en este caso, un rayo de átomos de rubidio que pasan entre dos espejos altamente reflectantes (una cavidad QED). Un láser se apunta a uno de los espejos. La cavidad así excitada absorbe la luz y la reemite. Un fotón se escapa ocasionalmente de la cavidad hacia un espejo y se detecta como partícula en un fotodiodo. Le suele seguir un segundo fotón, y la detección del primero dispara la medida de las propiedades de onda del segundo. En realidad, se miden interferencias, cuyo patrón sólo aparece después de muchas de estas medidas, condicionadas por la detección de cada fotón. Cualquier interferencia indica características de los campos electromagnéticos que las producen, y es así como se llega a medir el campo electromagnético de los fotones de esta fuente de luz, aprovechando el estado cuántico inducido en la fuente por la detección de cada fotón que se escapa.

Según Luis Orozco, de la Universidad de Nueva York, uno de los investigadores que han hecho el experimento y lo han publicado en Physical Review Letters (9 de octubre), "el método utilizado, la medición condicionada, es lo que nos ha permitido saber cuándo y cómo está el fotón".

El experimento puede resultar además importante en dos aspectos, resalta este investigador mexicano: "Abre la puerta a la posibilidad de preparar y estudiar estados cuánticos y también permite pensar en mejoras en la ciencia de imágenes (la microscopía, por ejemplo), ya que tradicionalmente se hace con intensidades y se pierde la información de la fase, mientras que con nuestro método se conserva la información".