La luz, la sombra y su localización.

La energía lumínica se hace visible cuando se encuentra o hace contacto con la superficie que la pueda manifestar, de otra manera no podríamos observar la energía vibratoria -frecuencia- en la forma de colores. La luz no se comporta igual sobre un ambiente líquido(agua) y uno gaseoso(atmosfera). La luz es una radiación electromagnética que se transmite en forma de ondas y cuyo reflejo ilumina las superficies permitiéndonos, de esta manera, ver los objetos y los colores a nuestro alrededor, se propaga mediante partículas llamadas fotones (partículas portadoras de todas las formas de radiación electromagnética). Se trata del espectro visible (la luz visible por el ojo), dentro del amplio espectro electromagnético. La luz, son rayos que salen desde una fuente emisora u origen y se reflejan por toda una escena iluminándola.

Estos rayos de luz poseen una cantidad de energía limitada, que determina la cantidad de rebotes de esos rayos. Por ejemplo, los rayos de luz que salen de una vela cuentan con mucha menos energía que los rayos del sol. A medida que los rayos rebotan en diferentes superficies, van perdiendo fuerza y cada vez tienen menos intensidad. Para entenderlo consideremos que un rayo de luz sería como una pelota que es lanzada con fuerza hacia el suelo. El primer bote sería el más intenso e irá perdiendo energía con cada rebote hasta quedarse -finalmente- inmóvil. Estos rayos llegan hasta nuestros ojos, permitiendo a nuestro cerebro la interpretación.

Refracción de la luz

Las texturas de la superficie de los cuerpos reaccionan absorbiendo y reflejando dicha energía. Hoy, nos vamos a enfocar en la energía lumínica que se refleja sobre las texturas de la superficie de las cosas. La parte de la energía que se absorbe  se va a convertir en energía térmica o calor, por ahora no se va convertir en parte de nuestro análisis de esta oportunidad. 

Reflexión de la luz sobre la superficie del agua.

La reflexión ocurre cuando los rayos de luz que inciden en una superficie chocan en ella, se desvían y regresan al medio del que salieron formando un ángulo de salida igual al de la luz incidente. Muy distinta a la refracción. La reflexión de la luz es un fenómeno óptico básico en la naturaleza que es conocido y analizado desde la Grecia clásica. Al incidir la luz en un cuerpo, la materia de la que está constituido retiene unos instantes su energía y a continuación la reemite en todas las direcciones. René Descartes (1596-1650) descubre también, la ley fundamental de la reflexión “El ángulo de incidendencia es igual al ángulo de reflexión”. La publicación de su citado ensayo sobre óptica, supuso la primera exposición de este principio. Fue el primero que trató la luz como un tipo de fuerza en un medio sólido, lo cual influirá en la teoría ondulatoria de la luz.

Luz sobre esfera; sombras y brillos.

Las leyes que rigen los fenómenos de reflexión y refracción de la luz fueron enunciadas conjuntamente por el astrónomo y matemático neerlandés Willebrord Snel van Royen (1580-1626) en 1621 y unificadas bajo un principio de mínimo, en este caso, para el tiempo como variable, por el matemático francés Pierre de Fermat en 1657. La refracción es el cambio de dirección y lentitud que experimenta una onda al pasar de un medio a otro con distinto índice refractivo. Solo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si estos tienen índices de refracción distintos. Se trata pues de la variación brusca de dirección que sufre la luz al cambiar de medio. Este fenómeno se debe a que la luz se propaga a diferentes velocidades según el medio por el que viaja; como en el caso del agua y el aire. El cambio de dirección es mayor cuanto mayor es el cambio de velocidad, ya que la luz recorre mayor distancia en su desplazamiento por el medio en que va más rápido.

La refracción, se origina en el cambio de velocidad de propagación de la onda señalada. En el contexto de la física y de la geometría, la idea de dimensión alude a la cantidad más pequeña de coordenadas que se necesitan para ubicar un punto. Una recta, en este sentido, es unidimensional: alcanza con una coordenada para localizar cualquier punto de la misma. Los planos, en cambio, disponen de dos dimensiones ya que es imprescindible conocer la longitud y la latitud para la ubicación de un punto. La Ley de Snell o segunda ley de contracción, que es una fórmula simple utilizada para calcular el ángulo de refracción de la luz al atravesar la superficie de separación entre dos medios de propagación de la luz, o cualquier onda electromagnética, con índice de refracción distinto. Esta ley plantea que el producto del índice de refracción por el seno del ángulo de incidencia es constante para cualquier rayo de luz que incide sobre la superficie que separa los dos medios:

n1 sen φ1 = n2 sen φ2

Vamos a enfocar nuestra atención en las sombras proyectadas. Una sombra o silueta, es un área de oscuridad donde la luz está bloqueada por un objeto opaco. La sombra se crea porque hay un foco de luz y un objeto que tapa los rayos de luz creando una forma concreta. La sombra cambiará según la posición del objeto y la cercanía al foco de luz. Todo cuerpo posee sombra, menos la propia luz.

Al observar y analizar las sombras y los reflejos de las altas luces sobre las superficies de los objetos sabremos proyectar la posición de la fuente de la luz. En la imagen que vemos arriba de este párrafo se muestran las zonas de altas luces (área amarilla), así como la zona de las sombras(área azul). La posición de las sombras se observa abajo a la derecha, de aquí que la fuente de luz debe encontrarse en la posición opuesta; esto es arriba a la izquierda. De otra manera, también podremos llegar a la misma conclusión, al observar el punto de brillo y su posición que está arriba a la izquierda sobre la superficie de la esfera. Con esto sabremos localizar la fuente de la luz que afecta a esta esfera.

Observa las sombras y encuentra la posición de la fuente de luz.

La imagen que tenemos aquí, nos vuelve a facilitar el análisis de la luz. Vamos por partes, para estudiar la localización de la fuente de luz. El área amarilla nos muestra las altas luces por el lado izquierdo de cada miembro del cuerpo, mientras el área azul nos permite ver la zona de sombras del mismo cuerpo. Si las partes del cuerpo con forma de cilindros y esferas muestran las sombras abajo a la derecha, significa entonces que la fuente de la luz está en la posición de arriba a la izquierda de la imagen. Esto es en la dirección opuesta a la posición de las sombras proyectadas.

Analiza esta imagen. Observa y localiza la posición de la fuente de luz.

¿Cuál es la posición de la fuente de luz en este cuadro?

Con estas ideas y conceptos en mente seremos capaces de estudiar o analizar la posición de las sombras proyectadas en una escena de una pintura, ilustración o fotografía y localizar la posición de la fuente de luz (que no está visible o permanece fuera del rectángulo visible). Resulta importante recordar que si observamos sombras suaves estamos ante una fuente de luz suave; bien sean estas rebotadas o filtradas. Ahora podrás estimar con mayor exactitud la posición de las luces en tu próxima fotografía y hasta diagramar en un esquema de iluminación su colocación en la escena observada.

Qué estés bien,