Oficina de Vinculación

La luz visible e invisible

Artículo escrito por el Dr. David Iturbe, investigador de la Coordinación de Óptica del INAOE, para el Comité de Comunicación de la Noche de las Estrellas con motivo del Año Internacional de la Luz

Es indudable para todos aquellos que gozamos del sentido de la vista, que la luz representa nuestro medio principal para percibir, aprender, apreciar y disfrutar el mundo que nos rodea. Además, juega un papel importante en la forma en que nos comunicamos. Sin embargo, hay luz que no perciben nuestros ojos y no por ello resulta menos importante.

La luz es una forma de energía llamada electromagnética. Diferentes colores de la luz representan diferentes cantidades de energía. La luz roja tiene menos energía que la luz amarilla, la luz verde tiene más energía que la amarilla, y la luz azul tiene más energía que la verde. Los colores anteriores corresponden a aquella luz que pueden percibir nuestros ojos. Existe luz menos energética que la luz roja, conocida como luz infrarroja, microondas y ondas de radio que no perciben nuestros ojos. Así como luz más energética que la azul, conocida como luz ultravioleta, rayos x y rayos gamma, que tampoco perciben nuestros ojos.

Todos estos tipos de luz están presentes de diversas maneras en nuestro entorno ya que el hombre ha aprendido a hacer fuentes de casi todo tipo de luz y algunos instrumentos para manipularla. Por supuesto que no ha podido igualar a nuestra principal fuente de luz que es el Sol, pero ha creado fuentes que emulan su intensidad, aunque no su eficacia. La vida en la Tierra no podría mantenerse por mucho tiempo si no hubiera luz. Tanto los animales como los vegetales necesitan luz.

Aunque en las noches parece que todo es oscuridad, resulta que en realidad nos llega luz, aunque de muy baja intensidad, pero de lugares tan distantes que ni siquiera podemos en algunos casos imaginarnos. De esa oscuridad es que quizá se ha inspirado el hombre para desarrollar instrumentos que le han permitido estudiar esa luz, y darse cuenta que sólo somos una pequeña parte de un universo inmenso y que muy probablemente haya otros lugares muy similares a nuestra Tierra. Esto es, hay muchas estrellas y algunas probablemente con sistemas planetarios similares a nuestro Sistema Solar. La luz de estos objetos celestes es estudiada por la astronomía y gracias a ella podemos saber de qué están hechos esos objetos, qué edad tienen y qué tan lejos están de nosotros, entre otras muchas cosas.

Con luz, en primer lugar, vencemos a la oscuridad. Para la humanidad la invención del fuego no sólo representó la posibilidad de cocer alimentos, sino también de iluminar lugares oscuros. Sin embargo, esta forma de iluminación no era fácil de mantener  y era poco segura, por lo que el hombre desarrollo otras formas para producir luz más seguras. La energía eléctrica ayudó a que se lograra este objetivo, y no sólo la iluminación se vio beneficiada sino que se utilizó en muchas otras cosas y con el conocimiento desarrollado en el manejo de la energía eléctrica es que se creó la electrónica.

Es indudable que la humanidad depende mucho de los desarrollos en electrónica, sin embargo, con el transcurso de tiempo se están invirtiendo los papeles, esto es, ahora la luz ayuda a que se produzcan los dispositivos electrónicos con las dimensiones necesarias para que se puedan tener varios de ellos en unos cuantos milímetros cuadrados. Y, además, con los dispositivos conocidos como fotovoltaicos, la generación de energía eléctrica se está obteniendo por medio de la incidencia de luz a estos elementos. En particular con el afán de obtener formas más limpias de generar energía eléctrica, se está utilizando como fuente de luz el Sol, que nos provee de energía térmica, la cual también se está empezando a utilizar para calentar agua para diversos usos, domésticos e industriales.

La luz también permitió la comunicación a distancia, no limitada hasta donde el oído escuchase sino hasta donde los ojos pudieran ver. Actualmente, la mayoría de las comunicaciones se realizan por medio de luz, la cual es propagada no siempre de manera inalámbrica. De hecho, las comunicaciones han sido revolucionadas en su capacidad y velocidad gracias a que la luz se transporta en fibras ópticas. Sin embargo, la luz posee otras propiedades que aunque no vemos resultan útiles a la hora que interactúan con algún material. De este estudio y muchos otros temas se encarga la óptica, que además incluye la generación, propagación, guía y detección de la luz.

Es indudable que la luz también juega un papel importante en la conservación de la salud del cuerpo humano. Por medio de una inspección visual un médico puede ayudarse en el diagnóstico de alguna alteración de la salud de un individuo. Actualmente los médicos utilizan tanto luz visible como invisible para terminar en primer lugar el grado de salud de algún individuo así como para tratar algunas alteraciones. Por ejemplo, la luz es utilizada en la modificación de la forma de la córnea de los ojos para eliminar algunos padecimientos oculares como miopía, hipermetropía, astigmatismo y presbiopía. Tratamientos menos dolorosos son realizados con luz en odontología. También la luz es utilizada para destruir cálculos en la vejiga.  Irradiar con luz zonas con tejido canceroso es una opción en estudio actualmente. El uso de la luz para mejorar la estética (arrugas, manchas y bello) de las personas es muy amplio.  En algunos casos es necesario hacer una inspección más interna y la luz nos ayuda en ello por ejemplo con los rayos x y las tomografías.

También el hombre ha desarrollado instrumentos y técnicas que permiten ver cosas muy pequeñas o que son transparentes. En la mayoría de los casos la inspección es realizada por algún elemento electrónico y posteriormente hay que convertirlo en una imagen. Pero esta imagen puede ser alterada por medio de algún proceso digital o programa computacional que permita resaltar algunos detalles que aporten información que de otra forma no era visible.  Dotar de visión a robots que por medio de elementos ópticos y electrónicos, y con la ayuda de métodos computacionales, emulan al sistema visual humano, es algo que se estudia en las ciencias computacionales.

Las aplicaciones de todo los anterior son muy variadas tanto a nivel doméstico como científico e industrial, y es debido a este impacto que la luz ha tenido, tiene y tendrá en diversas áreas del quehacer humano, que la UNESCO, apoyada por varias organizaciones científicas, decretara el 2015 como el Año internacional de la luz  y las tecnologías basadas en ella.

Con esto se quiere resaltar la importancia de la luz y las tecnologías basadas en ella, así como del desarrollo sustentable y cómo ayudan éstas a resolver problemas globales en energía, educación, agricultura y salud.