B Tema 4.ÓPTICA E B E

Tema 4.ÓPTICA
OBXECTIVOS ESPECÍFICOS
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•
•
•
Diferencia-las teorías históricas acerca da natureza da luz.
Aplica-las leis da reflexión e refracción da luz.
Estudio de imaxes producidas por espellos e lentes.
Calcula-la distancia focal dunha lente e estudia-la posición, natureza e tamaño da imaxen en función da distancia entre o obxeto e a
lente .
Comprobar experimentalmente o mecanismo de formación de imaxes cunha lente delgada converxente, identificando os conceptos
básicos da óptica xeométrica ( imáxenes reais e virtuais, focos, aumento, …)
Distinguí-las características ondulatorias da luz.
CONTIDOS 1.Natureza da luz: Evolución histórica.
E
B
Las 2 primeras hipótesis sobre la naturaleza de la luz surgieron sobre el año 1700, son la teoría corpuscular de
Newton y la ondulatoria de Huygens.
.Teoría
corpuscular Newton: Las fuentes luminosas emitían partículas de diferentes tamaños según el color, y son
capaces de atravesar medios transparentes y de ser reflejadas por cuerpos opacos. Explicaba la propagación
rectilínea y reflexión pero no por qué unos partículas eran reflejadas y al mismo tiempo otras refractadas, o por
qué para refractarse un rayo debería viajar más rápido en el agua que en el aire.
.Teoría ondulatoria Huygens:La luz
consiste en la propagación de una perturbación ondulatoria en un medio. Huygens creía que se trataba de ondas
longitudinales como las sonoras. La hipótesis explicaba fácilmente la reflexión, refracción pero su dificultad
estaba en que por aquél entonces no se habían observado fenómenos tipicos de las ondas como la difracción.
La mayoría de los científicos de entonces se adhirió a la teoría de Newton, dado su prestigio.
. Teoría ondulatoria Fresnel: A principios de 1800 diversos avances revalorizan la
teoría ondulatoria, experiencias sobre interferencias luminosas, descubrimiento de la polarización de la luz, y
las experiencias de Fresnel sobre la difracción. Fresnel demostraba la insuficiencia de la T.corpuscular e hizo
la propuesta de la luz: constituída por ondas transversales.
.Teoría
electromagnética de Maxwell: La luz no es una onda mecánica sino una forma de onda electromagnética de
alta frecuencia. frecuencia. La luz consiste en la propagación, sin necesidad de un soporte material de un
campo magnético y uno eléctrico perpendiculares entre sí y a la dirección de propagación
(ver fig.).
.Naturaleza corpuscular de la luz según Einstein: El efecto fotoeléctrico descubierto
por Hertz, consiste en la emisión de e- de cierta energía, al incidir luz de una determinada frecuencia sobre una
superficie metálica. A partir de la hipótesis cuántica de Planck, Einstein en 1905 propuso que la luz está
formada por pequeños corpúsculos o cuantos de energía también llamados fotones, es decir, en los fotones está
concentrada la energía de la onda en vez de estar distribuída de modo continuo por ella. La energía de cada
fotón es proporcional a la frecuencia de la luz: E=h.f (h cte Planck=6,63.10-34 J.s)
.Naturaleza dual
de la luz: Louis de Broglie propuso en 1922 que la luz tiene una doble naturaleza corpuscular y ondulatoria.
Se propaga mediante ondas electromagnéticas, pero en su interacción con la materia, en ciertos fenómenos de
intercambio de energía, manifiesta un carácter corpuscular. Fue más allá pues sugirió que las partículas
materiales podían presentar características ondulatorias; cincos años después se consiguieron fenómenos de
difracción (ondulatorios) con un flujo de e-.
.
1.
Aproximación xeométrica á luz.
2.1.Raio e feixe.
1.2. Propagación rectilínea.2.3. Sombras e penumbra.
Si la luz pasa por una pequeña abertura en un local oscuro, las partículas de polvo iluminadas al
E
rayo
paso de la luz ponen de manifiesto se propaga en línea recta. Un rayo luminoso es una
línea perpendicular a la superficie de onda y que determina la dirección de propagación
B
de esta. Un haz de rayos luz paralelos es un
conjunto de rayos paralelos entre
Frente onda
sí que tienen superficies de onda planas. Un haz de rayos divergentes es un conjunto de rayos procedentes
de un foco puntual, que tiene superficies de onda esféricas. Un hecho que manifiesta la utilidad de rayos en
el caso de la luz: sombras proyectadas:
Sombra
2.4. Leis da reflexión. Formación de imaxes por espellos.2.5. Leis da refracción. Índice 2
de refracción. Ángulo límite.
*Llegada onda superf separación dos medios parte se refleja,parte se refracta
En la fig. de la izqda señala el rayo incidente, el rayo reflejado y el rayo refractado. Señala el
Leyes
ángulo de incidencia (i), el ángulo de reflexión (r) y el ángulo de refracción (r´).
de la reflexión: 1) El rayo incidente, la normal a la superficie en el punto incidencia y el rayo
medio 1
medio 2
reflejado están en el mismo plano.2) el ángulo incidencia es igual al de reflexión.
En la refracción hay que tener en cuenta: - La v de la luz es mayor en el vacío que en un medio material. – En el
vacío la v de las radiaciones luminosas no depende de la λ de éstas, es cte., en los medios materiales si dependen de
ella. – La frecuencia de las radiaciones es igual en el vacío que en los medios materiales.
Leyes de la refracción: 1) El rayo
incidente, la normal a la superf en el punto de incidencia, y el rayo refractado están en un mismo plano.2) La razón
entre el seno del ángulo de incidencia y el seno del ángulo de refracción es constante igual a la razón entre las
respectivas velocidades de propagación del movimiento ondulatorio: seni/senr= v1/v2
El índice de refracción absoluto n de un medio es la razón entre la velocidad de la luz en el vacío c, y la
velocidad de propagación v en ese medio: n= c/v
Así:
a través del indice refracción relativo
n21:
n 2 v1 seni
Ley Snell ⇒ n1.seni=n2.senr
=
=
n1 v 2 senr
Al pasar la luz de un medio a otro la frecuencia permanece cte, pero no la longitud de onda:
n= c/v= λo.f/λ.f= λo/λ ⇒ la long. onda en el medio es menor que en el vacío.
r1
2 aire
i1
Cuando un rayo pasa de un medio a otro de menor índice refracción, se refracta
apartándose de la normal. Al incidir con ángulo mayor el ángulo se hace
mayor, y para cierto ángulo i2 llamado ángulo límite el ángulo de refracción r vale 90 º,
90º
i2
1 vidrio
para ángulos mayores la luz se refleja totalmente. n1.sen L=n2.sen 90º
Ej.Calcula el ángulo límite para un buceador que mira hacia la superficie desde dentro del agua sabiendo que el índice
de refracción del aire es 1 y del agua 1,33.
Ej. Dada la fig. de la izqda halla el índice refracción del medio 2, y el ángulo i para reflexión total.
n=1,8
n2 ?
60º
30º
Ej.Calcula la energía de un fotón de frecuencia 5.1014 Hz
Ej.Dí si son verdaderas: a)La luz cambia su λ y velocidad al pasar del aire al agua.b)La frecuencia de una onda
luminosa no es la misma en todos los medios materiales.c)el índice de refracción de un medio nos permite
calcular la velocidad de la luz en él.d)al mirar una moneda situada en el fondo de una piscina su posición
aparente nos parece más cercana a la superficie de lo que en realidad está debido a la refracción.
El ángulo límite correspondiente a la superf de separación aire-vidrio es inferior a 45º, esto
permite la utilización de prismas de vidrio de (45º-45º-90º) como superficies de reflexión total, ver la fig
de la izqda.La luz llega perpendicular a una de las caras más cortas e incide en la cara inclinada con un
45º
Luz incidente
ángulo de 45º, que por ser superior al límite se refleja totalmente y sale por la segunda cara tras desviarse
90º. ¿Cómo conseguirías desviación de 180º, dibuja prisma Porro?
3
2.6. Dioptrios. Formación de imaxes por lentes delgadas.
Un dioptrio es el conjunto formado por dos medios transparentes, isótropos y
homogéneos, separados por una superficie. Si la superficie es plana (dioptrio
plano), si es esférica (dioptrio esférico). El centro de la superficie esférica a la que
pertenece el dioptrio es el centro de curvatura C, y el radio R.Si el haz luminoso
encuentra antes a la superficie refringente que el centro curvatura se llama el
dioptrio convexo, caso contrario cóncavo. (ej dioptrios unas gafas, una pecera, una
lentilla..etc).
Las imágenes de un dioptrio
pueden ser reales, o virtuales. *Si los rayos que proceden de A, convergen en A´,
este punto es la imagen real de A, se pueden recoger en una pantalla. **Si los
rayos procedentes de A después de atravesar el sistema óptico salen divergentes de
modo que sus prolongaciones se cortan en A´, este punto es la imagen virtual de
A. Estas imágenes no existen en la realidad, ni se pueden recoger en pantalla.
n2
s
dioptrio esférico (fig. izqda.) Consideramos 2 medios
transparentes, de indices refracción n1 y n2 separados por
una superficie esférica (azul) de radio R, y un punto objeto
P,del que parten infinitos rayos luminosos, uno alcanza la
superficie separación en W (verde), y se refracta, cortando
al eje óptico en el punto imagen P´. El punto O es el
vértice del dioptrio. Si los rayos son paraxiales (ángulos
pequeños con eje óptico) sen o tanα=α entonces según
Snell: n1.seni=n2.senr; n1.i=n2.r Vemos que i es exterior
a PWC por ello la suma de dos interiores no adyacentes: i=α
α+θ
θ . Del mismo modo: θ es exterior a
n1.( α+θ
θ)= n2.( θ-α
α´)
WCP´y entonces: θ= r+ α´
sustituyendo en la ley de Snell:
Ademas: [ α=tgα
α= h/s ; α´=tgα
α´= h/s´ ; θ= tgθ
θ= h/R ] ⇒
n1.(h/s + h/R) =
n2(h/R-h/s´) simplificando: n1.(1/s + 1/R) = n2(1/R-1/s´) y como s es negativa por estar situada a la
izqda. Del dioptrio queda:
n1 .(
1 1
1 1
− ) = n 2 .( − )
R s
R s′
o también:
n1 n 2 n1 − n 2
fórmula fundamental dioptrio esférico
−
=
s
s′
R
cuando la imagen se forma en medio distinto del punto objeto (s´>0) imagen real, si se forma en el
mismo medio está el punto objeto (s´<0) imagen virtual, por la prolongación rayos.
Foco objeto F, es un punto del eje óptico tal que los rayos que parten de él se
refractan paralelamente (s´→ ∝).La distancia focal objeto: f1 = - n1.R/(n2-n1)
F
n2
f1
n2
f2
F´
Foco imagen F´, es un punto del eje óptico tal que los rayos procedentes de un objeto
situado en el infinito y paralelos al eje se refractan de modo que ellos o sus prolongaciones
pasan por F´.La distancia f2 se llama distancia focal imagen. f2= n2.R/(n2-n1)
Si divido miembro a miembro f1/f2 = -n1/n2 ; si sumo los miembros: f1+f2= R
y f1/s+f2/s´=1
+Ej:Se tiene un dioptrio esférico convexo de 20 cm de radio que separa el aire del vidrio,
que tiene un n= 1,5.Calcula :a)las distancias focales imagen y objeto;b)la distancia s´ a la que se formará una
f´2
imagen de
n2 un objeto lineal de 3 cm de altura situado en el aire a 90 cm del
vértice.c)aumento lateral.d)tamaño de la imagen.
F´
a) f1 = - n1.R/(n2-n1)= -1. 0,2/(1,5F
1)= -046 m
f2 = n2.R/(n2-n1)=
C
= 0,6 m
b) De la ec fundamental dioptrio:
n1 n 2 n1 − n 2
s´= n2/(n1/s1+n2 -n1/r)=
−
=
s
s′
R
1,5
= 1,08m
1
1,5 − 1
+
− 0,9
0,2
c) AL = y2/y1= s´n1/sn2= 1,08m.1/-0,9.1,5= -0,8 (signo – indica imagen invertida y al ser <1 de menor tamaño.)
d) y2= y1.AL= 0,03m.(-0,8)= -0,024 m (vemos imagen de menor tamaño e invertida pues signo de y es -)
+Ej. Delante de un dioptrio esférico cóncavo de 20 cm de radio y a 40 cm de él se encuentra situado un
objeto de 5 cm de altura.Los índices de los dos medios son n1= 1 y n2=1,5. Halla posición y tamaño imagen:
a) Aplico fórmula fundamental dioptrio, s= -40 cm;R= -20 cm⇒
⇒
b)Aplico fórmula aumento lateral AL: y2/y1= s´n1/sn2 ⇒
s´= --30 cm
y2= 2,5 cm
4
DIOPTRIO PLANO – Es toda superficie plana que separa dos medios de distinto indice de
refracción.Un ejemplo sería el de la fig. paso de un rayo del agua al
aire. Si hubiéramos trazado dos rayos desde el objeto puntual A1
veríamos que al pasar al 2º medio divergen, y convergen las
prolongaciones de los rayos refractados en A2 se trata de imagen
virtual de A1 .
La ec. es la misma que la del dioptrio esférico haciendo
n n
n − n2
n1 n 2
=0
R=∝ : 1 − 2 = 1
=
s
s′
∞
s
s′
AL = y2/y1= s´n1/sn2=1 imágenes dioptrio plano del mismo tamaño que objeto.
+Ej: Un pescador en su barca está a 2,1 m por encima superf agua, un pez nada 0,5 m por debajo superf agua.
Indice refracc agua 4/3.a)A que distancia ve pescador al pez.b)¿Y pez al pescador?
a) s=0,5; n1=4/3; n2=1 s´=n2.s/n1= 1.0,5/(4/3)= 0,375 dpescador ve al pez= 2,1+0,375=2,475 m
b) s=2,1 ;...
dpez ve al pescador=0,5+
= 3,3 m
ESPEJOS- Es toda superficie pulimentada capaz de reflejar la luz.Según la forma de la superficie pueden ser
planos, esféricos, parabólicos, etc. Fíjate en el espejo esférico de la figura , llega un rayo incidente con ángulo i,
y se refleja: Se cumple i= -r (p.ej.ángulo incidencia 20º, ángulo reflexión –20º) Según la ley
de Snell: n1.seni = n2.sen r ⇒ n1.seni = n2.-sen i ⇒ n1= - n2
*Espejos esféricos: La ecuación del dioptrio esférico es válida para los espejos esféricos, con:
n1= - n2
queda:
n1 − n1 n1 − − n1
−
=
s
s′
R
es decir:: 1/s+ 1/s´= 2/R
(a) s,s´distancias objeto e imagen
Obtenemos distancias focales : recuerda f1 = - n1.R/(n2-n1) y f2= n2.R/(n2-n1) ⇒ f2=f1= r/2=f
(b)
los espejos esféricos sólo hay un foco, a mitad distancia entre el vértice y centro de curvatura.
En
a)imagen real,invertida, de –
tamaño.
b)imag real,invertida de=
tamaño.
c)imag real,invertida de +
tamaño.
d)No se forma imagen o a
distancia infinita,rayos paral
e)imagen virtual,derecha, de
+ tamaño que el objeto.
f)Convexo: siempre
virtual,derecha y menor
tamaño que el objeto
+Ej:Delante de un espejo esférico convexo de 50 cm de radio de curvatura se sitúa un objeto de 4 cm de altura, perpendicular al
eje óptico del espejo y a 75 cm del vértice.Halla:a)distancia focal del espejo.b)posición de la imagen.c)tamaño de la imagen.
a) f=R/2= 50 cm/2= 25 cm.
B) De las fórmulas a) y b) 1/s+1/s´=1/f; 1/-75cm +
c)aumento lateral y´/y= - s´/s : y´/4cm= -
s´ = 18,75 cm(imag al otro lado virtual)
y´= 1cm (imag directa respecto objeto y de menor tamaño)
+Ej:Se coloca un objeto de 2 cm de altura a 30 cm de un espejo cóncavo de radio de curvatura 20 cm.Calcula.a)distancia focal.
B)posición de la imagen.c)tamaño. (Soluciones: a)f=-10 cm. B)s´= -15 cm.c)y2= -1 cm invertida,menor tamaño y real)
*Espejos planos -
Es un caso particular de los espejos esféricos de radio infinito. De la ec.
1/s+ 1/s´= 2/R queda:
1/s+ 1/s´= 0
es decir
s´= -s
(imagen virtual)
Aumento Lateral AL = y2/y1= s´n1/sn2= 1
Así la imagen producida por un espejo
plano es virtual, dista del espejo lo mismo que el objeto, tiene igual tamaño y es
directa.
LENTES
Una lente es un sistema óptico formado por 2 dioptrios, de los que uno al menos suele ser esférico.Si el
espesor es pequeño comparado con los radios de curvatura, se denomina lente delgada.
Tipos: Lente convergente:Un haz de rayos luminosos paralelos, después de atravesarlas converge
para formar una imagen real. Son más anchas por el centro que por los extremos.
Lente divergente:Un haz de rayos paralelos, después de atravesarlas, diverge para
formar una imagen virtual. (ej. Bicóncavas, planocóncavas y menisco divergentes)
(1) (2)
Sea la lente delgada biconvexa de la fig. de índice n2 en el
interior de un medio de índice n1. El proceso de formación de la
P´
imagen es considerar que la imagen del primer dioptrio (1) P´1,
sirve de objeto para el segundo proyectándose en P´. Aplicando a
cada uno la fórmula del dioptrio se tiene:
n2/s1´ – n1/s´= (n2-n1)/R2 y
n1/s – n2/s´= (n1-n2)/R1
sumándolas:
n1 n1
1
1
− = (n1 − n2 ).( − ) ec fund.lentes delgada
s s′
R1 R2
n-indice refracc lente.
Si la lente se encuentra en el aire n1= 1 : 1/s-1/s´= (1-n).(1/R1-1/R2)
Recuerda en pg. 3 foco imagen f2, la imagen de un punto situado en el infinito se forma en el
foco imagen (s=∝) y se obtiene: 1/f2= (n-1).(1/R1-1/R2) idem foco objeto: 1/f1= (1-n).(1/R1-1/R2) de
las expresiones f1=-f2 ; por ello la ecuación fund lentes se puede escribir: 1/s-1/s´=1/f1 o f1/s+f2/s´=1
Aumento Lateral AL= y2/y1= s´/s
Potencia de una lente o convergencia: C= 1/f2= (n-1).(1/R1-1/R2)
Obtención de imágenes:
1)Un rayo paralelo al eje óptico se refracta pasando por
el foco imagen.2)Un rayo que pase por el foco objeto se
refracta paralelamente al eje.3)Un rayo que pase por el
centro óptico de la lente no se desvía.
*Ej: Un objeto de 5 cm de altura está a 60 cm de una
lente convergente de 40 cm de distancia focal. Calcula:
a)Potencia lente.b)posición imagen.c)tamaño imagen.
A)La potencia C= 1/f2=1/0,4 m= 2,5 dioptrías.
B)Aplicando ec fundamental 1/s-1/s´=1/f1=-1/f2 ⇒
1/-60cms´=120 cm.
y2=-10cm
C)AL= y2/y1 =s´/s ⇒ y2=...
imagen real,invertida,de mayor tamaño que objeto.
*Ej:La potencia lente 5 dioptrías.a)Si a 10 cm a su izqda
se coloca objeto de 2 mmaltura.Halla posición y tamaño
de la imagen. (s´=-0,2m;y2=4mm virt,dcha,mayor).b)Si
dicha lente n=1,5 y una cara radio 10 cm.¿radio de la
otra cara? (infinito-planoconvexa). S:a)1/s-1/s´=1/f2=-C-
2.7. Instrumentos ópticos: ollo, lupa, microscopio e telescopio.
Detrás del iris el cristalino que es una lente biconvexa de índice 1,44 y cuya
curvatura puede ser modificada por los músculos ciliares, para poder ver objetos
cercanos y lejanos, y que se proyecten las imágenes sobre la retina. Un ojo puede
enfocar con precisión entre el infinito y unos 25 cm del ojo (punto próximo). En la
miopía el cristalino tiene exceso de convergencia, los rayos de los objetos lejanos se
forman entre el cristalino y retina ,se ven borrosos. Tienen el punto remoto y el punto
próximo más cerca que una persona normal, se corrigen con lentes divergentes que
acercan el objeto al cristalino, a una distancia no superior a su punto remoto.
5
6
LUPA:
Es un instrumento óptico que permite observar bajo un
ángulo σ´mayor que el que corresponde a la visión directa en las mejores
condiciones de observación, cuando el objeto se encuentra en el punto
próximo (ángulo σ). Consiste en una lente convergente que forma del objeto
una imagen virtual delante del ojo entre los puntos próximo y remoto.
MICROSCOPIO: Está formado por dos lentes convergentes, objetivo la más
próxima al objeto BA y ocular la más próxima al ojo de distancia focal mayor.
El objetivo produce del objeto BA una imagen B´A´real, invertida y mayor.
Esta imagen se forma cerca del foco objeto del ocular por lo que es el objeto
para esta segunda lente y en definitiva la imagen final es mayor, invertida y
virtual. El aumento depende de los valores de los foco imagen del ocular y
objetivo, y del intervalo óptico D, o distancia entre F´y Focular.
TELESCOPIO: Sistema óptico semejante al microscopio, aunque con
el intervalo óptico nulo, es decir, el foco imagen del objetivo y el foco
objeto del ocular se encuentran en el mismo plano. Fíjate en la imagen del microscopio si B´A´se
encuentra en el Foc entonces el haz de rayos que llegan al ojo son paralelos, la imagen virtual se forma
en el infinito.
3. Aproximación ondulatoria.
3.1. Fenómenos ondulatorios na luz. Modelo ondulatorio.
Releer apartado 1↔ Huygens, Young (transversales), Fresnel (polarización). En 1849 Fizeau, y
Foucault en 1862 desarrollaron métodos experimentales para medir la velocidad de la luz.Su
conclusión de que dicha velocidad es menor en el agua que en el aire (en contra de lo que predecía la
teoría corpuscular) sirvió de respaldo a la teoría ondulatoria.
3.2. Ondas electromagnéticas. Espectro e color.
James Maxwell en 1865 propuso que la
luz tiene su origen en vibraciones
eléctricas –no mecánicas- las cuales
producen ondas electromagnéticas. Así
las cargas eléctricas aceleradas producen
un campo eléctrico y otro magnético
variables con el tiempo y perpendicular
entre sí que da origen a las o.Electromag.néticas que se propagan en el vacío a la
velocidad de 3.108 m/s. Se cumple:
c=λ
λ/T = λ.f.
Las variaciones de E,B:
E= Eo.sen 2π
π(t/T – x/λ
λ)
B=Bosen2π
π(t/T-x/λ
λ)
que
tienen igual significado que las ondas
mecánicas. Los valores de E y B se
encuentran relacionados: B= E/c
ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO
ONDAS RADIO- Producidas por dispositivos electrónicos oscilantes.Frecuenc 104 a 1010 Hz.radio y TV.
MICROONDAS-Por dispositivos electrónicos.Su λ entre 30 cm y 1 mm.Radar,estudio propieda atomo,molécula.
RADIACIÓN INFRARROJA-Emitida por cuerpos a alta temperatura,aparece en forma calor.Su λ 1mm a 7.10-7m.
LUZ VISIBLE-Detecta el ojo.Produce por saltos de e- en niveles atómicos.Rojo 7500 A,Naranja 6200 A,...-4000 A.
RADIAC ULTRAVIOLETA-Su λ entre 4000 y 600 A.Produce saltos electrónicos de at. Excitados.Sol fuente.
RAYOS X-Su λ de 10-8 m a 10-13 m.Al bombardear placa metalica con e- de alta energía.Medicina,estudio cristales.
RAYOS GAMMA-Su λ de 10-10 m a 10-14 m. En desintegraciones radiactivas.Dañan los tejidos.
*Ej:Determina la gama de frecuencias de los rayos X de (0,1 A a 30 A).Sol: 1017 a 3.1019 Hz. *Ej: Calcula el valor de
longitud de onda del rojo (4,3.1014 Hz) en el agua.(sol 525 nm)
7
3.3. Aplicación das propiedades das ondas ó caso da luz: interferencia, difracción e polarización.
La coincidencia de 2 o más movimientos ondulatorios en un
mismo punto se denomina interferencia. Thomas Young
demostró que la luz puede producir interferencias. Proyectó
luz monocroma sobre dos rendijas muy pequeñas s1 y s2,
separadas una distancia d y equidistantes del foco. Según
Huygens las rendijas pasan a ser focos emisores de ondas en
fase. Tras las rendijas en la pantalla se forma una banda de
interferencias con una serie de franjas claras y oscuras: se
comprueba que luz+luz= oscuridad. En la fig. superior:
∆x
∆x = d.senα entonces:
*franjas iluminadas: ondas en fase,o sea, diferencia de
caminos nº entero longitudes onda: ∆x= d.senα=n. λ
apartado 6.4.1)
*franjas oscuras: ondas oposición de fase, diferencia
de caminos nº impar semilongitudes de onda.(Tema 3
λ/2
x2-x1= dsenα =(2n+1)λ
Difracción
Viste que la difracción es el cambio en la dirección de propagación de una onda al encontrarse un obstáculo en el camino. El
principio de Huygens permite explicar el fenómeno, pues los puntos
del frente de ondas actúan como emisores de ondas elementales. El
frente de onda queda determinado por el tamaño de la longitud de
onda y el obstáculo. En la fig. superior ves que para que tenga lugar difracción (fig.a) la longitud
del obstáculo y de onda deben ser comparables. En el caso de la luz, cuyas λ son de 10-7 m, para
buscar difracción, hay que buscar objetos de ese tamaño. Por eso en el experimento de Young para
la posterior interferencia tiene que haber previa difracción y para ello el tamaño de las rendijas
debe ser muy pequeño.
Polarización
E
a
El fenómeno de polarización demuestra el carácter de onda transversal de la luz.La luz
natural no está polarizada pues está formada por un gran número de trenes de ondas, en
cada uno de ellos el campo electrico oscila en un plano distinto (fig.a) .Para conseguir luz
polarizada se debe eliminar todas las vibraciones del campo eléctrico excepto las que
tienen lugar en una dirección determinada (b) (polaroides,turmalinas)
CRITERIOS DE AVALIACIÓN
•
Establece-la diferencia entre Optica Física e Optica Xeométrica e resumí-las diferentes teorías que ó longo da Historia se propuxeron para
explica-la natureza da luz.
Este criterio pretende verificar se o alumnado é quen de sintetiza-los feitos máis
salientables da Óptica ó longo da Historia e de distinguir entre Óptica Física e Xeométrica; analizando as diferentes teorías sobre a natureza da
Luz como eixe exemplificador da forma de construí-la ciencia.
• Verifica-las leis da reflexión e refracción, e determina-las imaxes obtidas en espellos e lentes.
Con este criterio valorase a
capacidade dos alumnos e alumnas para analiza-las leis da reflexión e da refracción, inferindo a partir delas o comportamento de feixes de raios
na formación de imaxes en espellos e lentes; determinando gráficamente si se trata de imaxes reais ou virtuais, dereitas ou invertidas e
aumentadas ou reducidas.
• Aplica-la ecuación do constructor de lentes para determina-la distancia focal dunha lente a partir dos radios de curvatura das superficies.
Pretendese comprobar se o alumnado e capaz de situa-la imaxe formada por un espello ou por unha lente delgada e de aplica-la
ecuación de espellos e lentes ó cálculo das magnitudes correspondentes.
• Comprobar experimentalmente o mecanismo de formación de imaxes cunha lente delgada. Identifica-los conceptos básicos da óptica
xeométrica (lentes, imaxes reais e virtuais, focos, aumentos, etc), calcula-la distancia focal en lentes converxentes e estudia-la posición,
natureza e tamaño da imaxe en función da distancia entre obxecto e lente.
• Analizar cualitativamente os fenómenos de interferencias, difracción e polarización..
Este criterio intenta avaliar se o alumnado é capaz de explica-lo comportamento dual da luz en fenómenos típicamente ondulatorios
como as interferencias e a difracción, establecendo de xeito cualitativo e experimental as características de interferencias, difracción
e polarización de raios luminosos.