Colegio Nacional De Educación Profesional Técnica Conalep

 Colegio Nacional De Educación Profesional
Técnica Conalep
 Plantel: Santiago Tilapa
 Materia : “Análisis De Fenómenos Eléctricos
Electromagnéticos Y Ópticos”
 Óptica Geométrica
 Alumna: Rossana Hernández Ibarra
 Profesor: Adrian Jiménez Torres
 P.T.B: Industria Del Vestido
4to Semestre
Óptica geométrica
En física, la óptica geométrica parte de las leyes fenomenológicas de Snell (o
Descartes según otras fuentes) de la reflexión y la refracción. A partir de ellas,
basta hacer geometría con los rayo luminosos para la obtención de las fórmulas que
corresponden a los espejos, dioptrio y lentes (o sus combinaciones), obteniendo así las
leyes que gobiernan los instrumentos ópticos a que estamos acostumbrados.
La óptica geométrica usa la noción de rayo luminoso; es una aproximación del
comportamiento que corresponde a las ondas electromagnéticas (la luz) cuando los
objetos involucrados son de tamaño mucho mayor que la longitud de onda usada; ello
permite despreciar los efectos derivados de la difracción, comportamiento ligado a la
naturaleza ondulatoria de la luz.
Esta aproximación es llamada de la Eikonal y permite derivar la óptica geométrica a
partir de algunas de las ecuaciones de Maxwell
Propagación de la luz
Como se indicó anteriormente, en la óptica geométrica, la luz se propaga como
una línea recta a una velocidad aproximada de 3*108 ms-1. La naturaleza
ondulatoria de la luz puede ser despreciada debido a que aquí la luz es como un
chorro lineal de partículas que pueden colisionar y, dependiendo del medio, se
puede conocer cuál es su camino a seguir. Éstos rayos pueden ser absorbidos,
reflejados o desviados siguiendo las leyes de la mecánica.
Reflexión y refracción
Reflexión de la luz, un haz choca contra un espejo y se refleja.
El fenómeno más sencillo de esta teoría es la de la reflexión, si pensamos unos
minutos en los rayos luminosos que chocan mecánicamente contra una
superficie que puede reflejarse. La proporción entre los rayos que chocan y los
que salen expedidos está regulada por los ángulos de éstos en relación con una
línea perpendicular a la superficie en la que se reflejan. Entonces la ley de
reflexión nos dice que el ángulo incidente es igual al ángulo reflejado con la
perpendicular al espejo
La segunda ley de la reflexión nos indica que el rayo incidente, el rayo
reflejado y la normal con respecto a la superficie reflejada están en el mismo
plano
Ley de Snell
El índice de refracción "n" de un medio viene dado por la siguiente expresión,
donde v es la velocidad de la luz en ese medio, y "c" la velocidad de la luz en el
vacío:
Ya que la velocidad de la luz en los materiales depende del índice de
refracción, y el índice de refracción depende de la frecuencia de la luz, la luz a
diferentes frecuencias viaja a diferentes velocidades a través del mismo
material. Esto puede causar distorsión de ondas electromagnéticas que
consisten de múltiples frecuencias, llamada dispersión.
Los ángulos de incidencia (i) y de refracción (r) entre dos medios y los índices
de refracción están relacionados por la Ley de Snell. Los ángulos se miden con
respecto al vector normal a la superficie entre los medios:
Lentes
Las lentes con superficies de radios de curvatura pequeños tienen distancias
focales cortas. Una lente con dos superficies convexas siempre refractará los
rayos paralelos al eje óptico de forma que converjan en un foco situado en el
lado de la lente opuesta al objeto. Una superficie de lente cóncava desvía los
rayos incidentes paralelos al eje de forma divergente; a no ser que la segunda
superficie sea convexa y tenga una curvatura mayor que la primera, los rayos
divergen al salir de la lente, y parecen provenir de un punto situado en el mismo
lado de la lente que el objeto. Estas lentes sólo forman imágenes virtuales,
reducidas y no invertidas.
Si la distancia del objeto es mayor que la distancia focal, una lente
convergente forma una imagen real e invertida. Si el objeto está lo bastante
alejado, la imagen será más pequeña que el objeto. Si la distancia del objeto es
menor que la distancia focal de la lente, la imagen será virtual, mayor que el
objeto y no invertida. En ese caso, el observador estará utilizando la lente
como una lupa o microscopio simple. El ángulo que forma en el ojo esta imagen
virtual aumentada (es decir, su dimensión angular aparente) es mayor que el
ángulo que formaría el objeto si se encontrara a la distancia normal de visión.
La relación de estos dos ángulos es la potencia de aumento de la lente. Una
lente con una distancia focal más corta crearía una imagen virtual que formaría
un ángulo mayor, por lo que su potencia de aumento sería mayor. La potencia de
aumento de un sistema óptico indica cuánto parece acercar el objeto al ojo, y
es diferente del aumento lateral de una cámara o telescopio, por ejemplo,
donde la relación entre las dimensiones reales de la imagen real y las del
objeto aumenta según aumenta la distancia focal.
La cantidad de luz que puede admitir una lente aumenta con su diámetro. Como
la superficie que ocupa una imagen es proporcional al cuadrado de la distancia
focal de la lente, la intensidad luminosa de la superficie de la imagen es
directamente proporcional al diámetro de la lente e inversamente proporcional
al cuadrado de la distancia focal. Por ejemplo, la imagen producida por una
lente de 3 cm de diámetro y una distancia focal de 20 cm sería cuatro veces
menos luminosa que la formada por una lente del mismo diámetro con una
distancia focal de 10 cm. La relación entre la distancia focal y el diámetro
efectivo de una lente es su relación focal, llamada también número f. Su
inversa se conoce como abertura relativa. Dos lentes con la misma abertura
relativa tienen la misma luminosidad, independientemente de sus diámetros y
distancias focales.
Espejos
Hay tres tipos de espejos:

Planos: si el espejo no presenta curvatura diremos que es un espejo plano.

Cóncavos o divergentes: si la curvatura de un espejo es "hacia adentro" desde
el punto de vista observado diremos que es un espejo cóncavo.

Convexos o convergentes: si la curvatura de un espejo esta "hacia afuera"
desde el punto de vista observado diremos que es un espejo convexo.
Prismas
Un prisma es un objeto capaz de refractar, reflejar y descomponer la luz en
los colores del arco iris. Generalmente, estos objetos tienen la forma de un
prisma triangular, de ahí su nombre.
De acuerdo con la ley de Snell, cuando la luz pasa del aire al vidrio del prisma
disminuye su velocidad, desviando su trayectoria y formando un ángulo con
respecto a la interface. Como consecuencia, se refleja o se refracta la luz. El
ángulo de incidencia del haz de luz y los índices de refracción del prisma y el
aire determinan la cantidad de luz que será reflejada, la cantidad que será
refractada o si sucederá exclusivamente alguna de las dos cosas.
1. Los prismas reflectivos son los que únicamente reflejan la luz, como son más
fáciles de elaborar que los espejos, se utilizan en instrumentos ópticos como
los prismáticos, los monoculares y otros.
2. Los prismas dispersivos son usados para descomponer la luz en el espectro
del arcoíris, porque el índice de refracción depende de la frecuencia (ver
dispersión); la luz blanca entrando al prisma es una mezcla de diferentes
frecuencias y cada una se desvía de manera diferente. La luz azul es disminuida
a menor velocidad que la luz roja.
3. Los prismas polarizantes separan cada haz de luz en componentes de
variante polarización.
http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%93ptica_geom%C3%A9trica