Energía Luminosa o Lumínica

La energía luminosa, también conocida como energía lumínica, es un tipo de energía producida por la radiación electromagnética que se ostenta en forma de luz visible. Este tipo de energía se compone de partículas sin masa (fotones) que viajan a través de ondas electromagnéticas al desprenderse de ciertos materiales cuando estos son calentados.

La física describe la energía luminosa o energía lumínica como una manifestación de energía radiante que abarca solamente aquellas ondas electromagnéticas que pueden ser percibidas por el ojo humano en forma de luz. En cuanto a qué la origina, resulta de la agitación de las partículas de ciertos materiales al calentarse. Por ejemplo, cuando algunos metales son calentados, la energía acumulada de en sus átomos aumenta y como consecuencia, estos empiezan a liberar la energía en forma de fotones.

Un detalle interesante acerca de la energía lumínica es el hecho de que es un tipo de energía que no puede almacenarse. Esto se deba a que los fotones son partículas que no tienen masa y por ello, viajan a la velocidad de la luz. En nuestro planeta la fuente más importante de energía luminosa es el sol, el cual desprende enormes cantidades de energía radiante y lumínica. De toda esta energía, apenas una pequeña parte llega hasta la superficie terrestre.

A pesar de que la energía lumínica no es tan intensa como la energía radiante (la cual toma en cuenta un espectro electromagnético), es fundamental para la vida en la tierra y la civilización en general. Desde la luz del sol, hasta las bombillas que iluminan las noches, todas son importantes manifestaciones de energía luminosa.

Ejemplos de energía luminosa

Para entender con mayor claridad qué es la energía luminosa, veamos algunos ejemplos de energía luminosa en la vida real.

El sol como fuente de vida para las plantas


Como hemos mencionado hace poco, el sol es una importante fuente natural de energía luminosa para el planeta tierra. Por eso, muchos organismos vivos se han adaptado para aprovechar esta energía. De esta manera las plantas aprovechan la energía proveniente de la luz solar y la transforman en energía química a través de la fotosíntesis.

Las bombillas


Uno de los ejemplos más claros de energía luminosa en la vida real consiste en observar el funcionamiento de las lámparas y bombillas. Este tipo de objetos recibe energía eléctrica que por medio de filamentos especiales, logra liberar una enorme cantidad de fotones para hacer posible iluminar espacios oscuros. Mientras mayor sea la intensidad de la energía eléctrica suministrada a una bombilla, mayor será la cantidad de luz emanada de la bombilla.

Metales a altas temperaturas

Hemos mencionado que algunos materiales tienen propiedades únicas que les permiten emitir energía luminosa al ser calentados. Este es el caso de muchos metales como el hierro, el aluminio y otros más. Si observamos cómo se comporta cualquiera de estos metales al ser llevado a temperaturas elevadas cercanas a su punto de fusión, notaremos como su superficie empieza a emitir una luz rojiza-amarillenta, siendo esta una forma de liberar energía luminosa.

La televisión


Cuando encendemos una televisión, todo lo que podemos ver en ella es una muestra del uso de energía luminosa. Este tipo de aparatos electrónicos utiliza ondas electromagnéticas de distintas longitudes para emitir luces de distintos colores. De manera conjunta, todas estas partículas luminosas muestran las imágenes que vemos en pantalla cuando usamos la TV.

Las luciérnagas


Las luciérnagas son pequeños insectos capaces de transformar energía química en energía luminosa de manera natural. Este fenómeno conocido como bioluminiscencia permite que a través de su abdomen, las luciérnagas emitan una luz amarillenta que podemos observar en la oscuridad. Este es uno de los ejemplos más claros de energía luminosa natural.

Cómo se produce

La energía luminosa o lumínica se produce cuando los átomos de un material son calentados por medio de alguna fuente de energía térmica externa. Esto genera que sus partículas se agiten y liberen la energía excedente que se les ha suministrado.

Como consecuencia de esto, los átomos emiten fotones, los cuales son partículas dotadas de energía que viajan a la velocidad de la luz y que según la cantidad de energía que contengan, pueden manifestarse en distintas formas de energía electromagnética. Cuando la energía electromagnética de los fotones se encuentra dentro de cierto rango, estos pueden ser captados por el ojo humano y por ello son denominados como energía lumínica.

Cómo funciona

Sabiendo cómo se produce la energía luminosa, es posible comprender su funcionamiento. Ya sabemos que la energía luminosa es un tipo de energía radiante, la cual a su vez, es una forma de energía electromagnética. Por eso, la energía luminosa se rige y funciona bajo los parámetros que describimos a continuación:

Espectro visible.
  • Longitud de onda: Dado que los fotones son partículas que se comportan como ondas, estos poseen longitud de onda. Mientras menor sea la longitud de onda de un fotón, mayor será la energía luminosa de este. En caso contrario, a mayor longitud de onda, menor es su energía lumínica.
  • Espectro visible: la energía lumínica se caracteriza por tener longitudes de ondas que forman parte del espectro visible. Cuando un fotón posee una longitud de onda mayor a 380 nm y menor a 720 nm se dice que su luz es visible y por consiguiente, es energía lumínica.
  • Reflexión: la reflexión es la propiedad que tienen los objetos para de reflejar la luz que llega hasta su superficie. La energía luminosa que es reflectada en los objetos es la que nos permite observarlos y apreciar sus colores.
  • Energía calórica: La energía lumínica viaja en forma de partículas electromagnéticas a la velocidad de la luz. Sin embargo, a pesar de no poseer masa, estas no viajan de forma indefinida en el espacio, sino que al entrar en contacto con la superficie de algún objeto o material, su energía luminosa se transforma en energía térmica. Esta transferencia de energía ocurre en objetos sólidos a través de convección.
  • Efecto electromagnético: Un detalle interesante a tener en cuenta es el hecho de que no toda la energía del luminosa es captada y transformada en energía calórica, ya que la superficie de los materiales también reflecta la energía luminosa emitida y permite que podamos ver la superficie de los objetos sólidos.
  • Refracción: La refracción es otra propiedad de la energía luminosa. Esta se refiere a los cambios que sufre la trayectoria de una partícula de luz cuando se traslada a través de distintos medios. Por ejemplo, cuando observamos un objeto bajo el agua. En estos casos, el agua genera que la luz varíe su longitud de onda antes de llegar a nuestros ojos. Esto trae como resultado que apreciemos el objeto de manera diferente a como este luce realmente.

Tipos

Ahora que se ha explicado cómo opera la energía luminosa, vale la pena aclarar los tipos de energía luminosa que existen:

Energía luminosa natural


Es la forma de energía luminosa que proviene de la naturaleza. Como hemos dicho, el sol es la fuente de energía luminosa más importante de todas para el planeta tierra. No obstante, existen otras fuentes naturales de energía luminosa como el caso de las luciérnagas y otros animales marinos capaces de producir un efecto bioluminiscente.

Energía luminosa artificial


La energía luminosa artificial es aquella producida por el hombre a través de la transformación de otros tipos de energía. Por ejemplo, para hacer funcionar una bombilla eléctrica es necesario suministrar energía eléctrica al objeto.

Usos

La energía lumínica es de gran importancia para el hombre y la sociedad moderna en general. A continuación destacamos algunos de los usos de la energía luminosa o lumínica.

La luz ultravioleta es utilizada para visualizar fluidos humanos (sangre, orín, esperma, etc).
  1. En la generación de energía eléctrica, los paneles solares aprovechan la energía lumínica y su posterior transformación en energía calórica para dar electricidad a viviendas.
  2. En el alumbrado urbano y residencial se utilizan bombillas, lámparas y todo tipo de objetos que permiten transformar energía eléctrica en energía luminosa. Con esto es posible mantener la vida nocturna de la civilización moderna.
  3. las centrales muchas veces utilizan la energía térmica para generar electricidad.
  4. Algunos sistemas de climatización transforman la energía lumínica en energía calórica para dotar viviendas y espacios habitables con una temperatura más cálida.
  5. Las plantas utilizan la energía luminosa del sol para llevar a cabo el proceso de fotosíntesis. A través de esta, la energía luminosa es sintetizada y transformada en energía química.
  6. En el campo de la ciencia forense, los investigadores utilizan fuentes de luz ultravioleta (una forma de energía luminosa) para observar rastros invisibles para el espectro visible por el ojo humano.

Ventajas y desventajas

Tal y como ocurre con casi todos los tipos de energía, su uso trae una serie de ventajas y desventajas que vale la pena tener en cuenta. A continuación las detallamos:

Ventajas

  • La energía luminosa natural es una forma de energía renovable. Esto indica que su uso no implica directamente un efecto negativo sobre el medio ambiente.
  • La energía luminosa es vital para la vida en el planeta tierra, ya que permite la supervivencia de la gran mayoría de organismos vivos del reino vegetal.
  • Existen centrales eléctricas que captan la energía luminosa y la transforman en energía eléctrica de provecho para el ser humano.

Desventajas

  • La energía luminosa natural es intermitente, ya que depende del ciclo del sol para ser captada.
  • Para su uso en centrales eléctricas se necesita una inversión muy elevada, lo que la coloca en desventaja con respecto a otros tipos de energía.
  • La energía luminosa no puede almacenarse.
  • Para su captación en paneles solares se requieren de un área de terreno bastante grande.

Fórmula matemática

La energía luminosa puede ser calculada mediante la siguiente fórmula matemática:

\[e=\frac{m*c^{2}*f}{2}*t\]

En esta ecuación:

  • e= Energía luminosa.
  • m= masa por sub-átomo.
  • c= velocidad de la luz.
  • f= número de sub-átomos por segundo.
  • t= Temperatura inicial del sistema.