Resumen Física Luz y Ondas

Resumen Física:
Onda Viajera y Onda Estacionaria:
 Onda Viajera: onda que se propaga siempre en un mismo sentido.
 Onda Estacionaria: onda que está confinada (atrapada) entre dos puntos
rígidos o fijos: A y B. Cuando incide en uno de los puntos fijos se refleja de
manera inversa formando nodos y
antinodos.
 Nodos: Puntos que no vibran. Si es una
onda sonora, en estos puntos no
habrá sonido (puntos de silencio). Esto
se debe a la superposición de ondas
en contrafase.
 Antinodos: Puntos con máxima
intensidad (amplitud). Se ubica entre
dos nodos consecutivos.
 En la parte celeste se concentra la
mayor cantidad de energía.
 Siempre la cantidad de nodos va a ser uno más que los antinodos, por lo
tanto:
NODOS = ANTINODOS + 1
Luz:
 Es una onda transversal y electromagnética (no necesita de un medio para
propagarse)
 Viaja a 300.000 km/s en el vacío, siendo la onda viajera más rápida.
 Propaga energía
 Cumple todas las propiedades de las ondas
Fuentes de Luz:
 Objeto que emite luz
 Naturales: De la naturaleza.
 Primarias: Que producen luz propia.
 Naturales – Primarias:
 Sol
 Estrella
 Fuego
 Luciérnaga
 Peces
 Cometas
 Lava/Magma
 Reacciones Químicas
 Chispa
 Secundarias: Producen luz a partir de la reflexión o refracción de la luz
producida por una fuente primaria.
 Naturales – Secundarias:
 Luna (reflexión de la luz solar)
 Agua









Artificiales: Que son creadas por el hombre.
Artificial – Primaria:
Ampolleta, Foco, tubo fluorescente, etc.
Vela
Artificial – Secundaria:
Espejo
Metales
Vidrio
Año luz: Distancia que recorre la luz en 1 año. Se usa para expresar
distancias astronómicas.
Historia de la Luz:
 Los antiguos griegos decían que la luz estaba formada por materia
(partículas o filamentos) que al llegar al ojo lo estimulaba dando la
capacidad de ver.
 Sócrates y Platón, decían que desde el ojo se emitían las partículas, que al
hacer contacto con el objeto lo podíamos ver. Ya que, sólo se podía ver
algo si el ojo se pasaba sobre el objeto.
Teoría Corpuscular:
 Luego, en el siglo XVIII, Isaac Newton toma la teoría de los griegos y formula
una propia: la Teoría Corpucular.
 Corpúsculos: Partículas de materia que tienen masa.
 Esta decía que la luz estaba compuesta por partículas emitidas por los
cuerpos luminosos que estimulan nuestros ojos produciendo la visión.
 Newton se apoyaba en las siguientes observaciones:
 La luz se propaga en línea recta, porque la trayectoria seguida por los
corpúsculos es rectilínea.
 Cuando se interpone un obstáculo en el recorrido de la luz, se produce la
sombra, pues los corpúsculos no lo pueden atravesar.
 Cuando los corpúsculos rebotan sobre una superficie, se produce la
reflexión.
 Lo que no se podía explicar:
 Por qué los cuerpos no pierden masa al emitir corpúsculos: Porque al ser
onda, no pierde masa, ya que la onda no tiene masa. Y al ser partícula de
energía, tampoco, pues la energía no tiene masa.
 Por qué algunos corpúsculos se reflejan y otros se refractan: Porque en las
propiedades de las ondas, siempre una parte de la onda que incide, se
refleja y otra se refracta. Es decir, se cumplen las propiedades de las ondas.
Teoría Ondulatoria:
 En la misma época, Christian Huygens postula la: Teoría Ondulatoria.
 Esta decía que la luz era una onda que necesita de un medio material
para propagarse, llamado éter.
 Huygens se apoyaba en las siguientes observaciones:
 La masa de los cuerpos que emiten luz no disminuye.
 La propagación rectilínea y la reflexión se explican suponiendo que la luz es
una onda.
 La luz experimenta refracción, fenómeno típico de las ondas.
 Lo que no se podía explicar:
 Por qué la luz se propaga en el vacío si necesita un medio para
propagarse: Porque no se conocían las ondas electromagnéticas, las
cuales no necesitan de un medio para propagarse.
 Aún no se habían observado los fenómenos de interferencia y difracción,
que son típicos de las ondas: En el siglo XIX se descubre la difracción e
interferencia de la luz.
Naturaleza Dual:
 La luz tiene una naturaleza dual o doble, ya que algunas veces se
comporta como onda, y en otras como partícula.
 Se comporta como onda siempre y cuando, cumpla con las propiedades
de las ondas (se refleja, se refracta, se difracta, hay interferencia,
superposición, etc.)
 Se comporta como partícula cuando ocurre el efecto fotoeléctrico.
 Cuando la luz se comporta como partícula, estas no se consideran materia,
sino como fotones, paquetes de energía sin masa.
 Efecto Fotoeléctrico: Fenómeno que se produce cuando un haz de luz
incide sobre un electrón sacándolo de su posición. Ocurre, por ejemplo, en
los metales, razón por la cual los vemos brillantes.
Cómo se produce la luz:
 Los electrones se
disponen en
diferentes niveles de
energía llamados
órbitas.
 Cada órbita acepta
un número máximo
de electrones para
mantenerse estable
 El último nivel que
puede estar
incompleto es el último.
 Los electrones pueden saltar de un nivel a otro de energía. Mientras mayor
sea el salto, mayor energía se libera.
 A cada órbita le corresponde un nivel determinado de energía, por lo que
se dice que las órbitas están cuantizadas.
 Las órbitas más alejadas del núcleo tienen mayores niveles de energía que
las más cercanas, ya que necesitan más energía para mantenerse en
órbita.
 ¿Cómo ocurre?
 Cuando un haz de luz incide en un electrón de la órbita, este absorbe una
cantidad de energía, y como esta órbita está sobrecargada de energía,
debe saltar a una de mayor energía.
 Cuando esto ocurre la órbita a la que llega el electrón se vuelve inestable y
tiene que perder un electrón para volver a estabilizarse.
 Caundo el electrón se mueve hacia una órbita de mayor energía, libera
una partícula de luz llamada foton.



Fotón: Paquetes de energía sin masa que componen la luz. Unidad mínima
de la luz. Se mueven en el vacío a la enorme rapidez de 300.000 km/s,
conocida como la velocidad de la luz.
La energía de este fotón corresponde a la energía que libera el electrón,
de acuerdo al principio universal de conservación de la energía, es decir,
que la energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma.
Los fotones que emergen de los átomos constituyen la luz.
Viaje Rectilínea de la Luz:
 La luz se propaga en línea recta. Esto genera una serie de fenómenos y
consecuencias.
 Cámara Obscura:
 Si en una caja cerrada
hacemos un orificio
pequeño y colocamos un
cuerpo luminoso por
delante dentro de la caja
aparecerá la imagen del
mismo invertida.
 Teniendo en cuenta la
propagación rectilínea de
la luz y siendo el orificio
pequeño los rayos que llegan a este son oblicuos entonces como la luz no
dobla sigue su recorrido rectilíneo formando una imagen invertida como se
ve en la figura.
 Cámara Fotográfica:
 Utiliza el mismo principio
para generar una imagen
sobre el papel fotosensible
(rollo)
 Ojo Humano:
 La luz que ingresa por la
pupila (pequeña abertura)
atraviesa el cristalino (lente
convergente) y forma una
imagen invertida en la
retina, ya que la luz
converge con el lente
convergente (cristalino).
 Luego, el cerebro la invierte,
permitiéndonos ver de
forma normal.
 Datos:
 Lente divergente: de menor
a mayor.
 Lente convergente: de mayor a menor.
 Luz y Sombra:
 La sombra se produce cuando un cuerpo opaco se interpone en el camino
que sigue la luz.
 Existen dos tipos de sombra:
 Umbra: Sombra total. Oscuridad sin rastro de luz. (no llega nada de luz)
 Penumbra: Sombra parcial. Sombra leve, porque si llega un poco de luz.
Entre luz y oscuridad.
 La sombra del objeto se ve dislocada (corrida), dependiendo de la
dirección de donde venga la fuente de luz.
 Un eclipse un fenómeno que se produce cuando un cuerpo celeste se
interpone frente al paso de la luz hacia
otro cuerpo celeste, proyectándose
una sombra sobre el último.
 Existen dos tipos de eclipses:
 Eclipse Solar: La luna se interpone en el
paso de la luz proyectando su sombra
sobra la Tierra. De la parte superior de
la Tierra, se ve la luna parcial y del
centro se ve la luna anular.
 Eclipse Lunar: La Tierra se interpone en
el paso de la luz hacia la luna. La Tierra proyecta su sombra sobre la luna.
Fases de la Luna:
 Fenómeno que se produce
porque en su movimiento de
traslación en torno a la Tierra, la
luna recibe distinta forma de
luz solar, de tal forma que en su
ciclo, la vemos desde
completamente iluminada
(luna llena), hasta sin luz (luna
nueva).
 La luna menguante es donde sólo se ve la mitad del disco de la luna.
(arriba de la tierra)
 La luna en Cuarto creciente se produce cuando la luna está bajo la Tierra.
Velocidad de la Luz:
 Luis Fizeau intentó ver la velocidad de la luz. La rueda estaba en
movimiento, por lo que la luz pasaba por uno de los hoyitos y cuando volvía
chocaba contra un diente. Con esto sacaba cuántas vueltas daba la
rueda mientras iba la luz.
 Entonces, con esto podía calcular la velocidad de la Luz. (Hoy en día es de
300.000 km/s)
Principio de Fermat:
 Principio de tiempo mínimo.
 La luz sigue siempre el camino que le tome menos tiempo para ir desde un
punto a otro.
 A partir de esto se puede deducir la ley de reflexión.

Se relaciona con el viaje rectilíneo de la luz, ya que en un medio
homogéneo, la distancia más corta entre 2 puntos es la línea recta.
Ley de reflexión de la luz:
 El ángulo incidente es igual al ángulo reflejado con respecto a la normal.
 El haz incidente, haz reflejado y normal son coplanares, es decir, están
contenidas en un mismo plano.
 Ángulo incidente: ángulo que
se forma entre el haz incidente
y la normal.
 Ángulo Reflejado: ángulo que
se forma entre el haz reflejado
y la normal.
 Normal: Recta imaginaria
perpendicular a una superficie
en un punto de esta
Ángulo incidente = ángulo reflejado
superficie.
 La reflexión, debe producirse
en un medio con 2 dimensiones (largo y ancho), pues sólo se pueden
contener estas 3 rectas (haz incidente, reflejado y normal) en un objeto con
largo y ancho únicamente.
Tipos de Reflexión:
 Reflexión Especular:
 Ocurre en superficies lisas muy pulidas.
 Por ejemplo en espejos, superficie del agua, piso en que yo me pueda
reflejar, etc.
 Al enviar haces de luz
paralelos, al reflejarse
también lo hacen de
forma paralela
(imagen).
 Reflexión Difusa:
 Ocurre en superficies
rugosas, ásperas.
 Haces de luz que
inciden paralelos en
la superficie, se
reflejan en todas
direcciones.
 Ocurre en telas, estuche, papel,etc.

Dato:
En la reflexión especular, cuando yo veo el reflejo de un objeto sobre la
superficie, esta se pierde cuando observo desde otra posición. Esto no ocurre
cuando se produce reflexión difusa, pues siempre va a haber un haz de luz
reflejado desde un punto “X” que va a llegar a mi ojo independiente de la
posición en que me ubique.
Construcción Geométrica de la imagen en un espejo plano:
 En un espejo plano:
 La distancia entre el objeto y el espejo, es la misma que la distancia entre el
espejo y la imagen.
 El tamaño del objeto, es igual al tamaño de la imagen.
 La imagen se ve en inversión izquierda-derecha.
 La imagen se ve en forma derecha
 La imagen reflejada es virtual.
 La imagen virtual se forma por
la proyección de los haces de
luz reflejados.
 La imagen virtual es la imagen
que se ve en el espejo, es una
forma de representarlo por lo
que es virtual.
 Si se acerca el objeto al espejo,
la distancia de atrás también
disminuye.
Espejos planos perpendiculares:
 El haz incidente 1 es paralelo al haz
incidente 3.
Dato:
 Si una persona se para frente a un
edificio con más altura, y entre ambos se
encuentra un espejo plano.
 La distancia entre la persona y el espejo
es menor a la distancia entre el edificio y
el espejo.
 Para que pueda ver la punta del edificio,
y a la misma distancia, tendrían que
ubicarse a la misma altura.
 Por lo tanto…
Campo Visual:
 El campo visual de
A es F y G.
 Para que E pueda
ser visto, tendría
que subir.
 Los haces
reflejados no son
paralelos.
 F y G, emiten haces de luz que llegan a A.