La luz tiene una doble naturaleza corpuscular y

La luz tiene una doble naturaleza corpuscular y ondulatoria. Se propaga mediante ondas electromagnéticas y presenta fenómenos típicamente
ondulatorios, pero en su interacción con la materia, en ciertos fenómenos de intercambio de energía, manifiesta un carácter corpurcular.
Sin embargo, la luz no manifiesta simultáneamente ambas características, en un fenómeno concreto se comporta como onda o como partícula.
NATURALEZA
DUAL DE LA LUZ
CONSIDERACIONES. La velocidad de la luz es mayor en el vacío que en los medios materiales.
La frecuencia de las radiaciones luminosas es igual en el vacío que en los medios materiales, no así la longitud de onda.
ÍNDICE DE REFRACCIÓN. El índice de refracción absoluto de un medio es la razón entre la
velocidad de la luz en el vacío c y la velocidad v de propagación en dicho medio.
REFRACCIÓN
LEYES DE LA
REFRACCIÓN
LA LUZ
LEYES DE LA
REFLEXIÓN
REFLEXIÓN
1-El rayo incidente, la normal a la superficie en el punto de incidencia y el rayo reflejado están en el mismo plano.
2-El ángulo de incidencia y el de reflexión son iguales.
incidencia mayores, la luz se refleja totalmente. Es
el fenómeno de la reflexión total.
DISPERSIÓN
La dispersión de la luz es la separación
de un rayo de luz en sus colores debido
a su diferente índice de refracción.
El índice de refracción de una sustancia
disminuye con la longitud de onda
incidente, por tanto, si un haz de luz de
distintas longitudes de onda incide sobre
un material refractan, cada radiación se
desviará con un ángulo diferente.
INTERFERENCIAS
EXPERIMENTO DE
YOUNG DE LA
DOBLE RENDIJA
DIFRACCIÓN
POLARIZACIÓN
radiación luminosa en el vacío
ƛ: longitud de onda en el medio
1-El rayo incidente, la normal a la superficie en el punto de incidencia y el rayo refractado
están en el mismo plano.
2-Ley de Snell: Cuando la luz pasa de un medio a otro medio de diferente índice de
refracción, los ángulos de incidencia y refracción se encuentran en la siguiente relación
ÁNGULO LÍMITE Y REFLEXIÓN TOTAL. Cuando
la luz pasa de un medio a otro con menor índice
de refracción, se refracta alejándose de la normal.
Al incidir con un ángulo mayor el ángulo de
refracción también se hace mayor. Para cierto
ángulo de incidencia llamado ángulo límite, el
ángulo de refracción vale 90o. Para ángulos de
FENÓMENOS
LUMINOSOS
c: velocidad de la luz en el vacío
v: velocidad de la luz en un medio
ƛ0: longitud de onda de una
Una de las aplicaciones más importantes de la reflexión total es la fibra óptica. Se trata de un tubo muy fino por
el que viajan las ondas. Está formado por un núcleo de cristal cuyo índice de refracción es muy elevado,
rodeado de una capa de plástico cuyo índice de refracción es menor, de modo que cada vez que la onda
luminosa llega a la superficie de separación de los dos medios se produce una reflexión interna total. De este
modo, en el interior de un hilo de fibra óptica, la luz se refleja contra las paredes en ángulos muy grandes de
forma que prácticamente avanza por su centro. Así se pueden mandar señales luminosas sin pérdidas durante
largas distancias. Se emplea en telecomunicaciones, en medicina y como elemento decorativo.
El ángulo límite es el ángulo de incidencia que
corresponde a un ángulo de refracción de 90o
EL ARCOIRIS. Se forma por la dispersión de la luz solar debido a la refracción de ésta dentro de las gotas de
agua suspendidas en el aire tras la lluvia. Para poder observarlo es necesario terner el Sol a nuestra espalda.
VISIÓN DEL COLOR. El color de un objeto depende de la luz que incide sobre él y de la
naturaleza del propio objeto. Un cuerpo de color negro es aquel que absorbe toda la radiación
incidente. Por el contrario, un objeto que refleja toda la luz que incide sobre él se ve del color
de la luz con la que ha sido iluminado (blanco si utilizamos luz blanca).
Los espectroscopios son dispositivos capaces de separar un haz de luz en sus componentes monocromáticos,
es decir, de formar su espectro. El más sencillo es el prisma óptico. El interés de la espectroscopía, método de
análisis físico y químico que examina e interpreta los espectros de las radiaciones obtenidos en un
espectroscopio, reside en que cada elemento químico posee un espectro propio característico.
Confirmó el modelo undulatorio de la luz y permitió realizar una medición de su longitud de onda. Consiste en una
fuente de luz monocromática que ilumina una pantalla con dos rendijas que actúan como focos emisores de
ondas coherentes. Las ondas interfieren produciendo un patrón de interferencias sobre otra pantalla. Se observa
una franja central brillante y otras franjas, brillantes y oscuras, paralelas. Las franjas brillantes se deben a la
interferencia constructiva de las ondas por haber alcanzado la pantalla en fase, las franjas oscuras se deben a la
interferencia destructiva de las ondas que alcanzan la pantalla en oposición de fase.
Cambio en la dirección de propagación de las ondas luminosas si atraviesan una abertura o
pasan próximas a un obstáculo de tamaño igual o inferior a su longitud de onda.
La luz natural es aquella en que el vector campo eléctrico vibra con la misma probabilidad en todas las direcciones
perpendiculares a la dirección de su propagación. La luz polarizada es aquella que vibra en una sola dirección.
EXPERIMENTO
DE YOUNG
SISTEMA ÓPTICO: Conjunto de superficies que separan medios transparentes, homogéneos e isótropos de distinto índice de refracción.
CONCEPTOS
BÁSICOS
REALES cuando los rayos procedentes de un objeto, tras atravesar el sistema, se juntan en
un punto. Para poder observar este tipo de imágenes deben proyectarse sobre un plano.
IMÁGENES: según su
naturaleza pueden ser
DIOPTRIOS ESFÉRICOS:
se clasifican, según su radio
de curvatura, en convexos
(r>0) y cóncavos (r<0).
VIRTUALES cuando los rayos procedentes de un objeto, tras atravesar el sistema, divergen y son sus prolongaciones
las que se juntan en un punto. No se pueden proyectar en un plano pero son visibles para un observador.
FOCO OBJETO (F1) es el punto tal que todos los rayos que proceden
s1: distancia objeto
de él, salen paralelos al atravesar el dioptrio. DISTANCIA FOCAL
OBJETO (f1) es la distancia del vértice del dioptrio al foco objeto.
s2: distancia imagen
r: radio de curvatura
FOCO IMAGEN (F2) es el punto se juntan los rayos que llegan
paralelos al dioptrio desde el infinito. DISTANCIA FOCAL IMAGEN
(f2) es la distancia del vértice del dioptrio al foco imagen.
DIOPTRIO: sistema óptico que separa
dos medios de distinto índice de
refracción. Puede ser plano o esférico
aumento lateral
ecuación fundamental
d e d u ci m o s l a s e cu a ci o n e s h a ci e n d o
DIOPTRIOS PLANOS
distancias focales
ecuación fundamental
ESPEJO: superficie pulida
y opaca capaz de reflejar
los rayos de luz. Según la
forma de su superficie
serán planos o esféricos.
ESPEJOS ESFÉRICOS: se clasifican, según su radio
de curvatura, en convexos (r>0) y cóncavos (r<0).
deducimos las ecuaciones haciendo
+
ecuación fundamental
aumento lateral
deducimos las ecuaciones haciendo
ESPEJOS PLANOS
LENTE: sistema óptico centrado formado
por dos dioptrios, uno de los cuales, al
menos, es esférico. Una lente es delgada
si el grosor de la misma es despreciable
comparado con los radios de curvatura de
los dioptrios que la forman.
aumento lateral
ecuación fundamental
distancias focales
ecuación del
fabricante de lentes
LENTES CONVERGENTES son más gruesas en su parte central que en los extremos,
su distancia focal imagen es positiva. Según su forma pueden ser biconvexas (r1>0,
llamamos distancia
focal de una lente a su
distancia focal imagen
r2<0), planoconvexas r1>0, r2=∞) o meniscoconvergentes (r1>0, r2>0, r1<r2)
LENTES DIVERGENTES son más gruesas en los extremos que en su parte central,
su distancia focal imagen es negativa. Según su forma pueden ser bicóncavas (r1<0,
ecuación fundamental de
las lentes delgadas
r2>0), plancóncavas r1=∞, r2>0) o meniscodivergentes (r1>0, r2>0, r1>r2)
DIOPTRIOS ESFÉRICOS, ESPEJOS
ESFÉRICOS Y LENTES
TRAZADO
DE RAYOS
aumento lateral
potencia de una lente
Todo rayo que entra paralelo al eje óptico se desvía pasando por el foco imagen del dioptrio o la lente, o por el foco en el espejo.
Todo rayo que pasa por el foco objeto del dioptrio o la lente, o por el foco en el espejo, sale paralelo al eje óptico.
Los rayos que pasan por el centro de curvatura del dioptrio o del espejo, o por el centro de la lente, no se desvían.
DIOPTRIO PLANO el ángulo de refracción se calcula a partir de la ley de Snell.
ESPEJO PLANO el ángulo de incidencia y el de reflexión son iguales.
según su naturaleza
ESTUDIO DE
IMÁGENES
distancias focales
según su posición
según su tamaño
Derecha si está en la misma posición que el objeto. AL>0
Invertida si está en la posición contraria al objeto. AL<0
DIOPTRIOS Y LENTES
REALES
s2>0
VIRTUALES
s2<0
ESPEJOS
s2<0
s2>0
Mayor que el objeto lALl>1 es decir ly2l>ly1l
Menor que el objeto lALl<1 es decir ly2l<ly1l
Igual que el objeto lALl=1 es decir ly2l=ly1l
La luz entra por la córnea.
El iris regula la cantidad de luz que pasa a través de la pupila.
La pupila aumenta o disminuye según la cantidad de luz
El cristalino es la lente del ojo, enfoca la imágenes.
La imagen invertida se forma en la retina.
PUNTO REMOTO: es el punto más alejado donde
puede observarse con nitidez un objeto.
PUNTO PRÓXIMO: es el punto más cercano al ojo en
el que puede colocarse un objeto y verse con nitidez.
MIOPÍA. Se debe a que la córnea tiene demasiada curvatura o a que el ojo
tiene una longitud mayor de lo normal. Las imágenes de los objetos que se
encuentran en el infinito se forman delante de la retina. El punto remoto está
más cerca que en un ojo normal. Se corrige con lentes divergentes.
EL OJO HUMANO
Y SUS DEFECTOS
HIPERMETROPÍA. Se debe a que la córnea es demasiado plana o a que el
ojo es más corto de lo normal. Las imágenes de los objetos cercanos se
forman detrás de la retina. El punto próximo está más lejos que en un ojo
normal. Se corrige con lentes convergentes.
PRESBICIA. Consiste en la pérdida de flexibilidad del cristalino, de modo
que la capacidad de acomodación disminuye y se aleja el punto próximo. Se
corrige con lentes convergentes. Estos síntomas no afectan a la visión lejana
ya que en ella el ojo se encuentra relajado.
LA CÁMARA OSCURA. Consiste en una zona cerrada (cámara) cuya
fuente de luz es un pequeño orificio situado en una de sus paredes. Los
rayos luminosos que entran por dicho orificio proyectan en la pared opuesta
la imagen del exterior invirtiéndola tanto vertical como horizontalmente. La
imagen es real, invertida y menor.
LA LUPA: es una lente convergente que permite
ver los objetos de mayor tamaño que al natural.
La lupa nos permite colocar los objetos a una
distancia menor que el punto próximo.
INSTRUMENTOS
ÓPTICOS
y
CÁMARA OSCURA
El aumento angular o poder amplificador
de la lupa es la relación entre el ángulo
visual cuando se observa el objeto con
lupa (es decir, sobre el foco objeto para
que la imagen se forme en el infinito y el
ojo esté relajado) y el ángulo visual
cuando se observa sin lupa ( es decir,
sobre el punto próximo, 25 cm).
y
f
EL PERISCOPIO. Es un sistema óptico constituido por dos
espejos inclinados 45º. Se usa para observar desde una
posición oculta. En un periscopio la luz entra por la apertura
superior, se refleja en el primer espejo y va hacia el segundo
espejo donde vuelve a reflejarse.
ANTEOJO TERRESTRE O ANTEOJO ASTRONÓMICO DE
GALILEO. Está formado por dos lentes, una convergente, el
objetivo, y otra divergente, el ocular. Ambas lentes se
colocan de modo que el foco imagen del objetivo coincida
con el foco objeto del ocular. Permite observar objetos muy
lejanos y las imágenes son derechas.
0,25m
ANTEOJO TERRESTRE
LUPA
PERISCOPIO