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    óPtica óPtica Presentation Transcript

    • A fines del siglo XVII se propusieron dos teorías para explicar la naturaleza de la luz:• Teoría de partículas (corpuscular)-Isaac Newton• Teoría ondulatoria-Christian Huygens
    • Teoría corpuscular Teoría ondulatoria
    • Características observadas en esa época:1. Propagación rectilínea: la luz viaja en línea recta.2. Reflexión: cuando la luz incide en una superficie lisa, regresa a su medio original.3. Refracción: la trayectoria de la luz cambia cuando penetra en un medio transparente.
    • Las partículas muy pequeñas, de masa insignificante eran emitidas por fuentes luminosas; estas partículas viajaban hacia fuera de la fuente en líneas rectas con enorme rapidez.
    • Difracción: se basa en el curvado y esparcido de las ondas cuando encuentran un obstáculo o al atravesar una rendija.
    • Si la luz era en realidad una serie de ondas con una longitud de onda corta, daría lugar a una sombra bien definida puesto que el grado de reflexión será pequeño.
    • Cada punto de un frente de onda que avanza puede considerarse una fuente de ondas secundarias llamadas ondeltas. La nueva posición del frente de inda envuelve a las ondeletas emitidas desde todos los puntos del frente de onda en su posición previa.
    • Los físicos postularon la existencia de un “éter transportador de luz”. Se pensó que este medio universal, llenaba todo el espacio entre y dentro de los cuerpos materiales.
    • James Clerk Maxwell demostró que una carga acelerada puede radiar ondas electromagnéticas en el espacio. Por tanto una onda luminosa no tendría que depender de una materia que vibra.
    • • En 1885 H.R. Hertz logró confirmar experimentalmente la teoría de Maxwell.• En 1887 A.A. Michelson demostró que la velocidad de la luz es constante. C=2.99792458*10^8m/s
    • c*fDebido a las pequeñas longitudes de onda de la radiación luminosa, es más conveniente definir unidades de medida menores. Una unidad común es el nanómetro (nm).
    • Newton fue el primero en estudiar detalladamente la región visible dispersando la “luz blanca” a través de un prisma.
    • El primer descubrimiento de radiación con longitudes de onda mayores que las correspondientes a la luz roja fue hecho por William Herschel en 1800. Ondas infrarrojas.
    • Ondas ultravioleta. Tienen la radiación de longitud de onda más corta que la luz visible.
    • Efecto fotoeléctrico. En 1887, Hertz observó que una chispa eléctrica podía saltar más fácilmente entre dos esferas cargadas cuando sus superficies estaban iluminadas por la luz que provenía de otra chispa.
    • El origen de los fotones de luz no se comprendió sino hasta que Niels Bohr propuso en 1913 un modelo para el átomo basándose en la teoría cuántica.
    • Bohr postuló que los electrones se pueden mover alrededor del núcleo de un átomo únicamente en ciertas órbitas o niveles de energía discretos.
    • Una fuente puntual de luz es aquella cuyas dimensiones son pequeñas en comparación con las distancias estudiada.
    • Una línea recta imaginaria trazada perpendicularmente a los frentes de onda en la dirección de los frentes de onda en movimiento se llama rayo.
    • Cualquier objeto de color oscuro absorbe luz, pero uno blanco absorbe casi toda la luz que recibe. La luz que no es absorbida cuando golpea un objeto se refleja o se absorbe.
    • A la región a la cual no penetra la luz se le llama umbra o sombra.
    • La porción interior no recibe luz de la fuente y por tanto es umbra. La porción exterior se denomina penumbra.
    • Es la parte de la potencia radiante total emitida por una fuente de luz que es capaz de afectar el sentido de la vista.
    • Flujo radiante. Es la energía radiante emitida por la lámpara por unidad de tiempo.
    • Un estereorradián (sr) es el ángulo sólido subtendido en el centro de una esfera por un área A sobre su superficie que es igual al cuadrado del radio R. =a/R^2
    • Es el flujo luminoso F emitido por un ángulo sólido .La unidad de la intensidad es la candela cd.
    • Una fuente isotrópica es aquella que emite luz de manera uniforme en todas direcciones.
    • Se define como el flujo luminoso por unidad de área.
    • La iluminación de una superficie es proporcional a la intensidad luminosa de una fuente puntual y es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia.
    • Refracción. Es el cambio de dirección de un rayo o una onda que ocurre al contacto en una superficie.
    • Reflexión. fenómeno por el cual un rayo de luz que incide sobre una superficie es reflejado.
    • Espejo. Superficie muy pulida que forma imágenes debido a la reflexión especular de la luz.Para un espejo plano la distancia al objeto es igual en magnitud a la distancia de la imagen.
    • Una imagen virtual es la que parece estar formada por luz que proviene de la imagen, pero que en realidad no es atravesada por ningún rayo de luz
    • Es el que puede considerarse como una esfera reflejante.Cóncavo. Si el interior de la superficie es reflejante.Convexo. Si la parte superior de la superficie es reflejante.
    • Amplificación =tamaño de la imagen/tamaño del objetoEl tamaño se refiere a cualquier dimensión lineal.
    • Es un defecto de los espejos y las lentes en el que los rayos de luz que inciden paralelamente al eje óptico.Un espejo parabólico no presenta este defecto.
    • La desviación de un rayo de la luz cuando pasa oblicuamente de un medio a otro se conoce como refracción.
    • El ángulo que se forma entre el haz incidente y la normal a la superficie se conoce como ángulo de incidencia y al formado entre el haz refractado y la normal se llama ángulo de refracción.
    • La velocidad de la luz dentro de una sustancia material es generalmente menor que la velocidad en el espacio libre es de 3 x 108 m/s y en el agua la velocidad de la luz es 2.25 x 108 m/s.
    • El índice de refracción n de un materialparticular es la razón de la velocidad de laluz en el espacio libre respecto a lavelocidad de la luz en un material.
    • 1.- El rayo incidente, el rayo refractado y la normal a la superficie se encuentran en el mismo plano.
    • 2.-La trayectoria de un rayo refractado en la interface entre dos medios es exactamente reversible.
    • El cambio en la dirección de la luz al entrar en otro medio se puede analizar con la ayuda de un diagrama de frente de onda.
    • La ley de Snell dice que le seno del ángulo de incidencia respecto al seno del ángulo de refracción es igual a la razón de la velocidad de la luz en el medio incidente respecto a la velocidad de la luz en el medio de refracción.
    • La longitud de una onda se reduce cuando está entra en un medio de mayor densidad óptica. La frecuencia es la misma dentro del medio y fuera de el.
    • La frecuencia f es el numero de ondas que pasan por cualquier punto en la unidad de tiempo, la longitud de onda debe disminuir proporcionalmente para que la frecuencia permanezca constante.
    • La dispersión es la separación de la luz en las longitudes de onda que la componen, la proyección de un haz disperso se conoce como espectro.
    • Una refracción interna total es cuando la luz pasa en forma oblicua, de un medio a otro de menor densidad óptica.
    • Cuando el ángulo de incidencia 1 aumenta, el ángulo de refracción 2 , también aumenta hasta que el rayo refractado C emerge en forma tangencial .
    • El ángulo critico para dos medios para dos medios determinados se puede calcular a partir de la ley de Snell: n1 sen c = n2 sen 2 O bien
    • La fibra óptica tiene un ancho de banda mayor que el alambre de cobre, puede transmitir más información durante un periodo .
    • La estructura de una fibra óptica , el núcleo es el utilizado como medio de transmisión, mientras que el recubrimiento sirve para controlar la señal transmitida.
    • Las comunicaciones a través de la fibra consiste en el envió de información desde una fuente hasta el destino por la transmisión de impulso de luz.
    • Usar fibra óptica en sistemas de comunicación tiene múltiples ventajas, entre las más importantes se cuentan la inmunidad de interferencia electromagnética.
    • Otro uso posible de la fibra es un sensor de desplazamiento , este es basado en el comportamiento de dispersión de la luz.
    • La refracción es la causa de que un objeto sumergido en un liquido de mayor índice de refracción parezca más cercano a la superficie de lo que realmente está.
    • La profundidad aparente se representa por q1 y la profundidad se simboliza por p, aplicando la ley de Snell se obtiene:
    • Cuando la ley de Snall se aplica a cada superficie de un prisma, la luz se desvía hacia la normal cuando entra en un prisma y se aleja de ella cuando sale de él.
    • Una lente convergente es la que refracta y hace converger la luz paralela en un punto focal situado más allá de la propia lente.
    • Una lente divergente es la que refracta y hace divergir luz paralela a partir de un punto situado frente a la lente.
    • Se considera la longitud focal f de una lente como la distancia del centro óptico de la lente a cualquiera de sus focos.
    • El radio de la curvatura se considera positivo si la superficie es curva hacia afuera y negativa si la superficie es curva hacia dentro.
    • La longitud focal f de una lente convergente se considera positiva, y la longitud focal de una lente divergente se considera negativa.
    • El tamaño y la ubicación de las imágenes pueden también determinarse analíticamente a partir de la ecuación de las lentes. 1+1=1 p q f p= distancia al objeto q= distancia a la imagenf= distancia focal de la lente
    • Un lente es un dispositivo transparentemediante el cual la luz converge o divergehacia o desde un punto focal.
    • La ecuación del fabricante de lentes es unarelación entre la longitud focal, los radios delas superficies de las dos lentes y el índicede refacción del material de éstas.1= (n-1) ( 1 + 1 ) f R 1 R2
    • La amplificación M se define como la razóndel tamaño de la imagen y respecto altamaño del objeto y, por lo queM= y´ - q y p
    • Es la capacidad de las ondas paradeflectarse alrededor de los obstáculos queencuentran en su trayectoria.
    • Cuando dos o más ondas existensimultáneamente en un mismo medio, laamplitud resultante en cualquier punto esla suma de las amplitudes de las ondascompuestas en dicho punto.
    • Young comprobó un patrónde interferencias en la luz procedente deuna fuente lejana al difractarse en el pasopor dos rejillas, resultado que contribuyó ala teoría de la naturaleza ondulatoria de laluz.
    • Una red de difracción que tiene entre susrendijas una separación d, las longitudes deonda de las franjas de orden n-énsimo secalculan mediante d sen Ɵn= n = 1, 2, 3….
    • Es una medida de su capacidad para producir imágenes separadas y bien definidas.Ecuación: Ɵ0= 1. 22 /D = So p