Examina la física y la percepción de la iluminación escénica, rastreando teorías históricas de la luz y explicando las unidades fotométricas, óptica (reflexión, refracción, ley del inverso del cuadrado) y la respuesta visual humana, con orientación práctica para diseñadores, técnicos y coreógrafos para crear imágenes escénicas más claras y consistentes
Hemos agregado un índice detallado para ayudarte a localizar rápidamente temas clave y adaptar esta sección de la obra clásica de Vladimir Lukasevich a un formato en línea.
Vladimir Lukasevich (1956–2014) fue un destacado diseñador de iluminación que se dedicó a la escenografía y al trabajo con la luz. Este texto es el resultado de su meticulosa investigación y experiencia escénica generalizada.
Publicamos este material con el fin de transmitir el valor de sus ideas y conocimientos a un público amplio, con el debido respeto a la personalidad y profesión del autor.
¡Todos los derechos exclusivos sobre el texto original pertenecen a la familia de Vladimir Lukasevich!
La publicación se lleva a cabo con el consentimiento de los titulares de los derechos de autor.
El texto presentado está destinado a uso educativo.
Que la memoria de este talentoso artista continúe viviendo en sus obras e inspire a una nueva generación de profesionales del teatro.
Esta sección, Parte 2: Física y Percepción, explica los fundamentos físicos y perceptuales de la visión escénica. Guía al lector a través de la naturaleza e historia de la luz (teorías corpuscular vs. de onda, teoría electromagnética), las magnitudes fotométricas utilizadas en el trabajo de iluminación (flujo luminoso, intensidad, iluminancia, luminancia, emersion), y leyes ópticas prácticas (reflexión, refracción, transmisión, ley del inverso del cuadrado).
Vincula las mediciones físicas con la percepción humana y ofrece ejemplos prácticos relevantes para la iluminación escénica (por ejemplo, iluminación lateral para danza).
El texto también señala figuras y ecuaciones que deben ser insertadas literalmente del original y finaliza con referencias y notas del traductor/editor sobre terminología y posibles escollos.
Ya hemos dicho que, al igual que un escultor revela una composición al eliminar lo innecesario de un bloque de piedra, un diseñador de iluminación, al extraer objetos y figuras de la oscuridad, revela una composición escénica al público. En este sentido, la iluminación escénica crea una “visión escénica”. Este proceso de “visión escénica” es de múltiples etapas y complejo, y no todos sus pasos son comprendidos de manera inequívoca o estudiados exhaustivamente. Después de todo, hasta el día de hoy la naturaleza de la luz no se trata de manera inequívoca: como un compromiso entre teorías en competencia, se acepta que exhibe “dualidad onda-partícula”.
Si desglosamos el proceso de “visión escénica” en sus componentes, obtenemos la siguiente secuencia: una fuente de luz emite energía luminosa; esa energía, tras reflejarse en superficies ubicadas en el escenario y refractarse en el ojo, llega a la retina.
La retina transforma la energía recibida en impulsos eléctricos a través de un mecanismo fotoquímico; esos impulsos viajan a lo largo del nervio óptico hasta el cerebro, que a su vez hace más que simplemente leer esas señales: las interpreta de una manera específica. Es muy importante entender que estas etapas no están conectadas de manera estrictamente lineal. El mero hecho de que la imagen formada en nuestra retina esté invertida, y sin embargo la percibamos correctamente, demuestra que las señales entrantes son interpretadas por el cerebro a un nivel inconsciente. Este es un pequeño pero significativo ejemplo; a continuación, discutimos las características de la percepción en mayor detalle. Por ahora, es importante notar que cada etapa del ver depende del mecanismo de esa etapa. Una fuente de luz emite energía que, en nuestro contexto, se transforma de muchas maneras antes de que llegue al ojo del espectador, gobernada por leyes físicas —reflexión, refracción, transmisión, difracción, etc.— luego, al llegar al ojo, se transforma de acuerdo con las particularidades fisiológicas de la visión, y después también es interpretada por el cerebro, teniendo en cuenta no solo la experiencia psicológica sino, como veremos más adelante, social de la persona a la que llamamos espectador. Es probable que sea imposible para un diseñador de iluminación estudiar a fondo cada faceta de la psicofisiología de la percepción visual; ese es el trabajo de otras profesiones, pero el conocimiento de las principales leyes y características de la cadena completa del proceso de “visión escénica” permitirá a un diseñador tomar decisiones mejores y más precisas en la búsqueda de medios para lograr sus objetivos.
Las primeras nociones sobre la naturaleza de la luz aparecieron entre los pensadores griegos y egipcios antiguos. A medida que se inventaron y mejoraron los instrumentos ópticos (espejos parabólicos, el microscopio, el telescopio), esas nociones evolucionaron y se transformaron.
A finales del siglo XVII surgieron dos teorías de la luz: la teoría corpuscular (Isaac Newton) y la teoría ondulatoria (Robert Hooke y Christiaan Huygens).
Según la teoría corpuscular, la luz es un flujo de partículas (corpúsculos) emitidas por cuerpos luminosos. Newton creía que el movimiento de los corpúsculos de luz obedecía las leyes de la mecánica. Así, la reflexión de la luz se entendía de manera análoga a la reflexión de una bola elástica desde una superficie plana. La refracción se explicaba como un cambio en la velocidad de los corpúsculos cuando pasan de un medio a otro. Para el caso de la refracción en el límite vacío-medio, la teoría corpuscular condujo a una formulación de la ley de la refracción que implicaba una relación entre la velocidad de la luz en el vacío (c) y la velocidad de la luz en el medio (v).
La teoría ondulatoria, en contraste con la teoría corpuscular, trató la luz como un fenómeno ondulatorio, similar a las ondas mecánicas. La base de la teoría ondulatoria fue el principio de Huygens: cada punto alcanzado por una onda se convierte en el centro de ondas secundarias, y la envoltura de esas ondas da la posición del frente de onda en el siguiente instante. Utilizando el principio de Huygens, se explicaron las leyes de la reflexión y la refracción.
Para el caso de la refracción en el límite vacío-medio, la teoría ondulatoria llevó a una conclusión diferente respecto a la relación entre v y c. La ley de la refracción derivada de la teoría ondulatoria entraba en conflicto con el resultado de Newton: la teoría ondulatoria predecía v < c, mientras que la teoría corpuscular predecía v > c.
Así, a principios del siglo XVIII había dos enfoques opuestos para explicar la naturaleza de la luz: la teoría corpuscular de Newton y la teoría ondulatoria de Huygens. Ambas explicaban la propagación rectilínea de la luz y las leyes de la reflexión y la refracción. Todo el siglo XVIII fue un siglo de lucha entre estas teorías. Sin embargo, a principios del siglo XIX la situación cambió fundamentalmente. La teoría corpuscular fue rechazada y la teoría ondulatoria triunfó. Gran parte del crédito por esto se debe al físico inglés Thomas Young y al físico francés Augustin-Jean Fresnel, quienes estudiaron la interferencia y la difracción. Una explicación completa de estos fenómenos solo pudo darse sobre la base de la teoría ondulatoria. Una confirmación experimental significativa de la teoría ondulatoria llegó en 1851, cuando Jean Foucault midió la velocidad de la luz en el agua y obtuvo un valor que mostraba v < c.
Aunque a mediados del siglo XIX la teoría ondulatoria fue generalmente aceptada, la cuestión de la naturaleza de las ondas de luz seguía sin resolverse.
En la década de 1860, James Clerk Maxwell estableció las leyes generales del campo electromagnético, lo que le llevó a concluir que la luz es una onda electromagnética. Una confirmación importante de esta visión fue la coincidencia de la velocidad de la luz en el vacío con el valor derivado de las constantes electromagnéticas
La naturaleza electromagnética de la luz fue confirmada adicionalmente por los experimentos de Heinrich Hertz sobre ondas electromagnéticas (1887–1888). A principios del siglo XX, después de los experimentos de Peter N. Lebedev midiendo la presión de la luz (1901), la teoría electromagnética de la luz se consolidó firmemente
Un papel esencial en la aclaración de la naturaleza de la luz fue desempeñado por la determinación experimental de su velocidad. A partir de finales del siglo XVII, se realizaron numerosos intentos para medir la velocidad de la luz mediante varios métodos (métodos astronómicos como los utilizados por Ole Rømer y métodos de Armand Fizeau, Albert A. Michelson). Las modernas técnicas láser permiten medir la velocidad de la luz con una precisión extremadamente alta basada en mediciones independientes de longitud de onda λ y frecuencia ν (c = λ · ν). Este enfoque arrojó un valor cuya precisión supera los resultados anteriores en más de dos órdenes de magnitud
La luz desempeña un papel extraordinariamente importante en nuestras vidas. La gran mayoría de la información sobre el mundo que nos rodea llega a una persona a través de la luz. En óptica —la rama de la física que se ocupa de la luz— el término “luz” generalmente se refiere no solo a la luz visible, sino también a rangos adyacentes del espectro electromagnético: infrarrojo (IR) y ultravioleta (UV). Físicamente, la luz no difiere fundamentalmente de la radiación electromagnética en otros rangos espectrales; las porciones del espectro difieren solo en longitud de onda λ y frecuencia ν
Para medir longitudes de onda en el rango óptico, utilizamos las unidades nanómetro (nm) y micrómetro (µm):
1 nm = 10⁻⁹ m = 10⁻⁷ cm = 10⁻³ µm
La luz visible ocupa aproximadamente de 400 nm a 780 nm, o de 0.40 µm a 0.78 µm
La teoría electromagnética de la luz explicó muchos fenómenos ópticos como la interferencia, la difracción, la polarización, etc. Sin embargo, esta teoría no completó nuestra comprensión de la luz. A principios del siglo XX, quedó claro que la teoría electromagnética por sí sola no podía explicar fenómenos a escalas atómicas que ocurren cuando la luz interactúa con la materia. Explicar fenómenos como la radiación de cuerpo negro, el efecto fotoeléctrico y el efecto Compton requirió la introducción de conceptos cuánticos. La ciencia volvió a la idea de corpúsculos —cuantos de luz. El hecho de que la luz muestre propiedades de onda en algunos experimentos y propiedades de partícula en otros significa que la luz tiene una naturaleza dual compleja, comúnmente caracterizada como dualidad onda-corpúsculo
Una medida fotométrica fundamental es el flujo luminoso, denotado por la letra F.
El flujo luminoso es una medida de la potencia radiante ponderada por la sensibilidad espectral del ojo humano; se define como la cantidad de energía luminosa que pasa por una unidad de área por unidad de tiempo.
Un lumen se define como 1/683 de un vatio de radiación monocromática de frecuencia correspondiente a una longitud de onda de 555 nm, que está en el pico de la función de eficiencia luminosa fotópica (la sensibilidad espectral del ojo humano en condiciones bien iluminadas). El valor de 1/683 se estableció históricamente cuando las fuentes de luz convencionales se compararon con velas, y desde entonces ha sido codificado por acuerdos internacionales.
La unidad de flujo luminoso es el lumen (lm) (latín — “luz”): 1 lm es el flujo luminoso emitido por una fuente puntual con una intensidad luminosa de 1 candela en un ángulo sólido de 1 estereorradián (asumiendo distribución uniforme dentro de ese ángulo sólido): 1 lm = 1 cd × 1 sr.
Si tomamos una fuente puntual que irradia uniformemente en todas las direcciones y colocamos una pequeña área A en el camino de la onda proveniente de esa fuente, podemos medir la energía que pasa a través del área A en el tiempo t.
La energía por unidad de tiempo se llama potencia radiante o flujo radiante. La potencia de la energía luminosa se caracteriza por el flujo luminoso.
Ejemplos — flujo luminoso de algunas fuentes de luz:
La luz de las fuentes —ya sea una simple cerilla o una moderna lámpara eléctrica— generalmente se distribuye más o menos uniformemente en todas las direcciones. Sin embargo, utilizando espejos o lentes podemos dirigir la luz y concentrarla en una región particular del espacio. La porción del espacio se caracteriza por un ángulo sólido. Aunque el concepto de ángulo sólido no tiene una conexión lingüística directa con la luz, es tan ampliamente usado en la ingeniería de iluminación que es indispensable.
Un ángulo sólido es una porción de espacio delimitada por una superficie cónica cuyo vértice está en el punto de la fuente de luz.
La medida de un ángulo sólido con su vértice en el centro de una esfera es la razón del área de la superficie esférica que subtiende al cuadrado del radio de la esfera.
La unidad de ángulo sólido es el estereorradián (sr).
1 sr es el ángulo sólido que subtende un área en la esfera igual al cuadrado del radio de la esfera. Un cono con un ángulo sólido de 1 sr tiene un ángulo de vértice de aproximadamente 65.5°. La unidad de ángulo sólido es el estereorradián (sr).
Si una fuente es puntual y radia en todas las direcciones, su ángulo sólido total está determinado por el área total de la superficie de la esfera. (Las unidades de longitud y área utilizadas en el cálculo deben ser consistentes.)
Considere cuánto flujo luminoso cae en un ángulo sólido unitario:
El flujo luminoso por unidad de ángulo sólido, cuando el flujo está uniformemente distribuido dentro de ese ángulo sólido, se llama intensidad luminosa de la fuente (I).
El análogo radiométrico — intensidad radiante — se define de manera similar. Para una fuente puntual cuyas dimensiones son negligibles en comparación con la distancia al punto de observación, la intensidad radiante energética I_e es igual al cociente del flujo radiante Φ_e sobre el ángulo sólido Ω en el cual se distribuye la radiación:
I_e = Φ_e / Ω
La unidad de intensidad radiante es vatio por estereorradián (W/sr).
La magnitud fotométrica intensidad luminosa es la densidad espacial del flujo luminoso en una dirección dada.
La unidad de intensidad luminosa es la candela (cd) (del latín candela — “vela”).
1 cd corresponde a la intensidad luminosa de una fuente puntual que emite un flujo luminoso de 1 lm distribuido uniformemente dentro de un ángulo sólido de 1 sr. En 1948, la Comisión Internacional de Iluminación (CIE) introdujo un estándar de luz basado en un emisor especial en el cual el platino es calentado y fundido por corrientes de alta frecuencia. La candela se define por la intensidad luminosa de tal emisor en la dirección perpendicular desde un área de 1/600 000 m² a la temperatura de congelación del platino T = 2045 K y presión estándar 101325 Pa.
Históricamente, la candela (cd) sirvió como la unidad principal de intensidad luminosa; una vela de espermaceti tenía una intensidad de ≈ 1.005 cd.
El flujo luminoso total emitido en todas las direcciones caracteriza una fuente emisora y no puede ser incrementado por sistemas ópticos — solo redistribuyen el flujo, concentrando más en algunas direcciones mientras lo reducen en otras. Así es como los proyectores incrementan la intensidad luminosa a lo largo de su eje mientras usan fuentes de intensidad más modesta.
En la práctica, tratamos con fuentes reales cuya distribución de flujo no es uniforme en todas las direcciones (por ejemplo, focos, linternas o lámparas incandescentes con un fondo reflectante). Por lo tanto, la intensidad luminosa de cualquier emisor puntual debe especificarse con dirección
A menudo, la distribución de la intensidad luminosa de una fuente se muestra gráficamente. La distribución espacial de la intensidad luminosa está determinada de manera única por el cuerpo fotométrico — la parte del espacio delimitada por la superficie a través de las puntas de los vectores radiales de intensidad luminosa. Si cortamos el cuerpo fotométrico con un plano que pasa por el origen, obtenemos la curva de distribución de intensidad (también llamada curva de distribución de luz, o CDL) para ese plano como un diagrama polar plano
En un sistema de coordenadas cartesianas, el eje horizontal representa ángulos en relación con el eje de máxima emisión; el eje vertical representa la intensidad luminosa. En coordenadas polares, el eje de máxima intensidad es vertical y los ángulos se miden desde él. Líneas de igual intensidad forman círculos concéntricos; los valores de intensidad medidos en cada ángulo se trazan y luego se conectan para formar la característica forma de “pétalo”.
Un sistema de coordenadas lineales es adecuado para fuentes con ángulos sólidos pequeños (es decir, haces estrechos, como reflectores) donde la escala horizontal puede ser limitada (por ejemplo, −20° a +20° en lugar de −90° a +90°). Si una fuente es asimétrica, como es el caso de una lámpara lineal larga, se dan los LDCs para dos planos (vertical y horizontal). Entonces, el gráfico espacial de “pétalo” se vuelve elíptico en sección transversal.
La iluminancia es el flujo luminoso que incide sobre una superficie por unidad de área. Si un flujo luminoso Φ cae sobre el área S, la iluminancia media E de esa área (denotada por E) es igual a E = Φ / S. La unidad de iluminancia es el lux (lx).
1 lx es la iluminancia producida por un flujo de 1 lm distribuido uniformemente sobre un área de 1 m².
Si el flujo luminoso de una fuente puntual es Φ y cae a distancia r sobre una superficie orientada en un ángulo θ respecto a la dirección de la luz, entonces para una fuente puntual la iluminancia E está dada por la relación del inverso del cuadrado combinada con el coseno de incidencia:
E = I · cos θ / r²
Si varias fuentes iluminan una superficie desde diferentes direcciones, la iluminancia total en un punto es la suma de las iluminancias de cada fuente:
E = E₁ + E₂ + E₃ + … + Eₙ.
Esta es la ley de aditividad: la iluminancia total es igual a la suma algebraica de las contribuciones de todas las fuentes.
Iluminancias producidas por fuentes naturales (aproximadas):
Supongamos que la iluminancia en un escritorio es de 100 lx. En el escritorio hay hojas de papel blanco, una carpeta negra y un libro con una cubierta gris. La iluminancia de todos estos objetos es la misma, sin embargo, el ojo percibe el papel como más claro que el libro, y el libro como más claro que la carpeta. Es decir, nuestro ojo no juzga la claridad de los objetos solo por la iluminancia, sino por otra cantidad — luminancia.
La luminancia de una superficie S en una dirección dada es la relación entre la intensidad luminosa emitida por esa superficie en esa dirección y el área de la proyección de esa superficie sobre un plano perpendicular a la dirección elegida. El área de proyección es igual al área real multiplicada por el coseno del ángulo entre la superficie y el plano de proyección. Mientras que el flujo luminoso, la intensidad luminosa y la iluminancia tienen nombres de unidades especiales (lumen, candela, lux), la unidad para la luminancia es simplemente candela por metro cuadrado (cd/m²), coloquialmente a veces llamada un “nit” en literatura más antigua. El SI utiliza cd/m² para la luminancia.
¿Qué determina la luminancia de los objetos? Muchas fuentes prácticas no son puntuales y sus dimensiones son visibles; para tales fuentes utilizamos el concepto de luminancia de fuente. El concepto de luminancia también se aplica a superficies reflectantes y pantallas, que pueden ser tratadas como fuentes, siempre que la intensidad luminosa se determine teniendo en cuenta las propiedades reflectantes de las superficies.
La luminancia varía con la dirección para una fuente dada: caracteriza la emisión en una dirección particular.
Para una superficie de reflexión difusa (mate), la luminancia se relaciona simplemente con la iluminancia por:
L = ρ · E / π,
donde ρ es la reflectancia (la fracción del flujo incidente que la superficie refleja).
La luminancia es la única cantidad fotométrica que el ojo percibe directamente; en ausencia de absorción en el medio de propagación, la luminancia no depende de la distancia.
La relación que vincula la luminancia del objeto L, la iluminancia E_ojo producida por ese objeto en la pupila del ojo, y el ángulo sólido Ω subtendido por el objeto tal como lo ve el ojo puede escribirse:
L = E_ojo / Ω.
Por lo tanto, cuando el ojo se aleja de un objeto, la iluminancia E_ojo en la pupila disminuye, y el ángulo sólido subtendido Ω también disminuye, pero la luminancia L del objeto permanece sin cambios.
Luminancias típicas (orden de magnitud):
La exitancia luminosa (M) caracteriza el flujo luminoso que sale de una superficie luminosa por unidad de área.
La exitancia luminosa es numéricamente igual al flujo luminoso emitido por una pequeña área considerada (un elemento de luminancia igual) dividido por el área de ese elemento.
La unidad de exitancia luminosa es lumen por metro cuadrado (lm/m²), que es dimensionalmente idéntica a lux. Una definición comúnmente utilizada toma como unidad la exitancia luminosa de una superficie que emite 1 lm por m²
En un medio transparente homogéneo, los rayos de luz son líneas rectas.
La propagación rectilínea de la luz se ilustra con la formación de sombras. Si un objeto opaco se encuentra en el camino de los rayos de luz, entonces:
Esto produce una sombra geométrica. Debido a que la luz se propaga rectilíneamente, la forma de la sombra geométrica se asemejará al contorno del objeto.
Cuanto más pequeñas sean las dimensiones de la fuente de luz, más nítido y claro será el contorno de la sombra en una pantalla o fondo. Para fuentes más grandes, la sombra se vuelve difuminada, porque los rayos de diferentes puntos de la fuente producen sombras ligeramente desplazadas cuya superposición da un borde más suave.
Los rayos de luz se cruzan entre sí sin afectarse; cada rayo ilumina el espacio independientemente.
1. El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal a la superficie reflectante en el punto de incidencia se encuentran todos en el mismo plano.
2. El ángulo de reflexión es igual al ángulo de incidencia: α = β.
Coeficiente de reflexión — la relación entre el flujo luminoso reflejado por una superficie y el flujo luminoso incidente sobre ella desde una fuente de luz o luminaria determinada. Cuanto mayor es el coeficiente de reflexión, más brillante parece la superficie. En el ejemplo del escritorio anterior, el papel tiene una mayor reflectancia que la cubierta del libro, que a su vez tiene una mayor reflectancia que la carpeta. La reflectancia depende tanto de las propiedades del material como del acabado de la superficie.
La reflexión puede ser direccional (especular) o difusa dentro de un cierto ángulo sólido. Toma un papel blanco ordinario: parece igualmente brillante desde cualquier ángulo de visión, es decir, su luminancia es aproximadamente la misma para todas las direcciones — esto es reflexión difusa.
La reflexión difusa o dispersa ocurre en papel mate, la mayoría de las telas, pinturas mates, cal, metales rugosos, etc. Si pulimos una superficie metálica rugosa, su carácter de reflexión cambia: si se pule muy bien, toda la luz entrante se refleja en una sola dirección y el ángulo de reflexión es igual al ángulo de incidencia — esto es reflexión especular. Las reflexiones especular y difusa son los dos extremos; casos intermedios (reflexión dispersa direccionalmente o reflejo mixto) ocurren en metales mal pulidos, seda, papel brillante y vidrio esmerilado.
Para superficies que reflejan difusamente, la luminancia está relacionada con la iluminancia por la sencilla relación:
L = ρ · E / π.
Para superficies con dispersión direccional o mezcladas, se necesitan las indicatrices de reflexión reales (funciones de distribución de reflectancia bidireccional — BRDFs) para predecir la luminancia.
Las cuatro cantidades fotométricas descritas anteriormente — flujo luminoso, intensidad luminosa, iluminancia y luminancia — son esenciales para entender el comportamiento de las fuentes de luz y luminarias. Pero para caracterizar completamente las propiedades fotométricas de los materiales también se deben conocer coeficientes como reflectancia, transmitancia y absorbancia.
La fracción de luz que pasa a través de un material se caracteriza por la transmitancia (coeficiente de transmisión), y la fracción absorbida se caracteriza por el coeficiente de absorción. Para cualquier material, la suma de reflectancia, transmitancia y absorbancia es igual a la unidad. No hay un material real con ninguno de esos tres coeficientes igual a 1. Se encuentra una alta reflectancia difusa en la nieve fresca, el sulfato de bario químicamente puro y el óxido de magnesio. La mayor reflexión especular se encuentra en la plata pulida y el aluminio tratado especialmente.
Cuando un haz de luz incide en el límite entre dos medios transparentes de diferente densidad óptica (por ejemplo, aire y agua), parte de la luz se refleja y parte entra en el segundo medio. Al entrar en el segundo medio, el rayo cambia de dirección en el límite — esto es la refracción.
Si la luz cae de un medio ópticamente menos denso a uno más denso, el ángulo refractado es siempre menor que el ángulo de incidencia.
Los valores de transmitancia se tabulan típicamente para un grosor de referencia (comúnmente 1 cm). Los materiales altamente transparentes incluyen el cuarzo puro y ciertos grados de PMMA (acrílico). La transmisión de luz, al igual que la reflexión, puede ser especular (direccional), difusa (por ejemplo, vidrio esmerilado), dispersa direccionalmente (por ejemplo, vidrio grabado) o mixta.
La mayoría de los materiales reflejan, transmiten y absorben la luz de manera diferente a diferentes longitudes de onda — esta dependencia de la longitud de onda determina su color. Las características espectrales de reflectancia, transmitancia y absorbancia son necesarias para describir completamente las propiedades fotométricas. Los tres coeficientes son adimensionales y generalmente se expresan como fracciones o porcentajes.
La primera ley de la fotometría — la ley del inverso del cuadrado — fue formulada por Johannes Kepler en 1604.
donde:
Esta ley es probablemente el principio más intensamente utilizado por los diseñadores de iluminación. Ya sea de manera consciente o intuitiva, está presente en nuestra cadena de decisiones. Cuando elegimos el tipo de instrumento para colocar en una determinada posición, o elegimos el punto de montaje para una lámpara, o al evaluar la imagen que hemos creado, siempre debemos tener en cuenta cuán diferente será la vista para los miembros del público en la platea versus el balcón.
La palabra clave en la formulación de la ley es relativa: la ley es significativa para comparar la iluminancia a dos distancias diferentes. Las unidades (pies o metros) no cambian las relaciones cualitativas. Prácticamente, la ley del inverso del cuadrado significa:
Otra conclusión práctica para el diseñador de iluminación es cómo elegir el punto de instalación de una luminaria dependiendo de los objetivos de iluminación
A continuación se muestra una tabla (de la fuente) que muestra cómo el nivel de luz cambia con la distancia (escala horizontal en metros).
¿Qué nos proporciona esta información además de lo que ya se ha dicho? Podemos entender cómo la luz afecta a un objeto a varias distancias. También nos brinda una idea de cómo la iluminancia y, por lo tanto, el brillo aparente cambian a medida que un objeto (por ejemplo, un actor) se mueve hacia o alejándose de una fuente de luz. Si un sujeto se mueve a lo largo del eje de un haz dirigido a velocidad constante alejándose de la fuente, la caída inicial de iluminancia ocurre rápidamente, pero más lejos el cambio se vuelve más lento. Según la ley del inverso del cuadrado, la iluminancia absoluta cae más rápidamente al alejarse de la fuente. Sin embargo, el cambio en la iluminancia causado por mover una distancia fija es menor cuando el sujeto ya está lejos de la fuente que cuando está cerca.
Un ejemplo práctico de ballet: si la iluminación lateral, indispensable en muchas producciones de ballet, se monta muy cerca del escenario, incluso entre bailarines parados hombro con hombro se pueden ver grandes diferencias en el brillo de la iluminación lateral. Para evitar tal desigualdad, la iluminación lateral debe moverse lo más lejos posible del área de actuación, o los dispositivos deberían reemplazarse por dispositivos de mayor potencia. Este pequeño ejemplo muestra lo importante que puede ser la ley del inverso del cuadrado para un diseñador de iluminación.
REFERENCIAS UTILIZADAS
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