1. OPTICA
NATURALEZA DE LA LUZ
Una de las ramas más antiguas de la física es la óptica,
ciencia de la luz, que comienza cuando el hombre trata de
explicar el fenómeno de la visión considerándolo como
facultad anímica que le permite relacionarse con el mundo
exterior.
Dejando de lado as ideas más antiguas sobre la naturaleza
de la luz, los máximos protagonistas de esta historia son
Isaac Newton y Cristian Huygens. Ambos científicos fueron
contemporáneos y llegaros a conocerse en 1689. un año más
tarde aparece la obra de Huygens, mientras que Newton
publica su obra en 1704. en sus obras aparecen las dos
teorías clásicas ondulatoria y corpuscular sobre la
naturaleza de la luz.
2. TEORIAS SOBRE EL
COMPORTAMIENTO DE LA LUZ
• 1 Teoría corpuscular
• Esta teoría se debe a Newton (1642-1726). La luz está compuesta por diminutas
partículas materiales emitidas a gran velocidad en línea recta por cuerpos luminosos.
La dirección de propagación de estas partículas recibe el nombre de rayo luminoso.
• La teoría de Newton se fundamenta en estos puntos:
• Propagación rectilínea. La luz se propaga en línea recta porque los corpúsculos que
la forman se mueven a gran velocidad.
• Reflexión. se sabe que la luz al chocar contra un espejos se refleja.
• Refracción. El hechos de que la luz cambie la velocidad en medios de distinta
densidad, cambiando la dirección de propagación, tiene difícil explicación con la
teoría corpuscular.
3. 2 Teoría ondulatoria
Fue idea del físico holandés C. Huygens. La luz se propaga mediante
ondas mecánicas emitidas por un foco luminoso. La luz para
propagarse necesitaba un medio material de gran elasticidad,
impalpable que todo lo llena, incluyendo el vacío, puesto que la luz
también se propaga en él. A este medio se le llamó éter.
La energía luminosa no está concentrada en cada partícula, como
en la teoría corpuscular sino que está repartida por todo el frente de
onda. El frente de onda es perpendicular a las direcciones de
propagación. La teoría ondulatoria explica perfectamente los
fenómenos luminosos mediante una construcción geométrica llamada
principio de Huygens. además según esta teoría, la luz se propaga
con mayor velocidad en los medios menos densos. a pesar de esto,
la teoría de Huygens fue olvidada durante un siglo debido a la gran
autoridad
4. NATURALEZA DE LA LUZ
A finales del siglo
XIX se sabía ya que
la velocidad de la luz
en el agua era menor
que la velocidad de
la luz en el aire
contrariamente a las
hipótesis de la teoría
corpuscular de
Newton. En 1864
Maxwell obtuvo una
serie de ecuaciones
fundamentales del
electromagnetismo y
predijo la existencia
de ondas
electromagnéticas.
Maxwell supuso que
la luz representaba
una pequeña porción
del espectro de
ondas
electromagnéticas.
Hertz confirmó
experimentalmente la
existencia de estas
ondas.
5. PROPAGACION DE LA LUZ
Cuando una
onda de
cualquier tipo
alcanza la
frontera de
dos medios Leyes de la refracción
distintos, una Al otro lado de la superficie de
parte de su separación los rayos no
conservan la misma dirección
energía se
que los de la onda incidente:
transmite al 1. Cada rayo de la onda
segundo incidente y el correspondiente
medio rayo de la onda transmitida
forman un plano que contiene a
La onda incidente y Onda que se propaga la recta normal a la superficie de
que recibe el hacia atrás en el primer separación de los dos medios.
nombre de onda medio y que se llama 2. El ángulo que forma el rayo
transmitida onda reflejada refractado con la normal (ángulo
de refracción) está relacionado
con el ángulo de incidencia:
6.
7. OPTICA GEOMETRICA
• Óptica geométrica
• Este campo de la óptica se ocupa de la
aplicación de las leyes de reflexión y
refracción de la luz al diseño de lentes y
otros componentes de instrumentos
ópticos.
•
8. LENTES
Lente convexa. Una lente convexa es más gruesa en el centro que en los extremos. La luz
que atraviesa una lente convexa se desvía hacia dentro (converge). Esto hace que se forme
una imagen del objeto en una pantalla situada al otro lado de la lente. La imagen está
enfocada si la pantalla se coloca a una distancia determinada, que depende de la distancia del
objeto y del foco de la lente. La lente del ojo humano es convexa, y además puede cambiar de
forma para enfocar objetos a distintas distancias. La lente se hace más gruesa al mirar objetos
cercanos y más delgada al mirar objetos lejanos. A veces, los músculos del ojo no pueden
enfocar la luz sobre la retina, la pantalla del globo ocular. Si la imagen de los objetos cercanos
se forma detrás de la retina, se dice que existe hipermetropía.
9. Lente cóncava. Las lentes cóncavas están curvadas hacia dentro. La luz que
atraviesa una lente cóncava se desvía hacia fuera (diverge). A diferencia de las
lentes convexas, que producen imágenes reales, las cóncavas sólo producen
imágenes virtuales, es decir, imágenes de las que parecen proceder los rayos de
luz. En este caso es una imagen más pequeña situada delante del objeto (el
trébol). En las gafas o anteojos para miopes, las lentes cóncavas hacen que los
ojos formen una imagen nítida en la retina y no delante de ella.
10. Lupa. Una lupa es una lente convexa grande empleada para examinar
objetos pequeños. La lente desvía la luz incidente de modo que se forma una
imagen virtual ampliada del objeto (en este caso un hongo) por detrás del
mismo. La imagen se llama virtual porque los rayos que parecen venir de ella
no pasan realmente por ella. Una imagen virtual no se puede proyectar en
una pantalla.
11. ESPEJOS
Espejos planos:
Los espejos planos los utilizamos con mucha frecuencia. Si eres buen
observador te habrás fijado en que la imagen producida por un espejo plano
es virtual, ya que no la podemos proyectar sobre una pantalla, tiene el mismo
tamaño que el objeto y se encuentra a la misma distancia del espejo que el
objeto reflejado.
Habrás observado también
que la parte derecha de la
imagen corresponde a la
parte izquierda del objeto y
viceversa. Esto se llama
inversión lateral.
12. Espejos esféricos
Los espejos retrovisores
de los automóviles, los
que se encuentran en
las esquinas de las
calles con poca
visibilidad, los que se
utilizan para la vigilancia
en los centros
comerciales, los que
usamos en el cuarto de
baño para vernos
"aumentados", etc son
ejemplos de espejos
esféricos
13. PARTES DEL ESPEJO
• El centro de curvatura (O) es el centro de la
esfera a la que pertenece el casquete. Cualquier
rayo que pase por este punto se reflejará sin
cambiar de dirección.El centro del casquete
esférico (C) se denomina centro de figura.La
línea azul, que pasa por los dos puntos
anteriones se denomina eje óptico.
• El foco (F) es el punto en el que se concentran
los rayos reflejados, para el caso de los espejos
cóncavos, o sus prolongaciones si se trata de
espejos convexos. Llamamos distancia focal de
un espejo a la distancia entre los puntos F y C.
14. FORMACION DE IMAGENES
En los espejos
convexos siempre
se forma una
imagen virtual y
derecha con
respecto al objeto:
En los espejos cóncavos,
si el objeto se encuentra a
una distancia superior a la
distancia focal se forma
una imagen real e
invertida que puede ser
mayor o menor que el
objeto :
15. Si el objeto se encuentra a una
distancia inferior a la distancia
focal, se forma una imagen virtual y
derecha con respecto al objeto:
16. El observador está detrás del centro de curvatura. La imagen es real, invertida y más pequeña que él
17. Cuando el observador se encuentra justo en el centro de curvatura, ve su imagen a tamaño real pero invertida.
18. Cuando el observador se sitúa entre el centro de curvatura y el foco, su
imagen, real e invertida, es de mayor tamaño que él y seguirá
agrandándose hasta que el observador se sitúe en el foco. En el foco
los rayos no convergen, siguen paralelos hasta distancia infinita; el
observador verá una imagen borrosa e irreconocible que llena la
totalidad del espejo.
19. La imagen pasa a ser virtual y aparece derecha y aumentada cuando el observador se acerca al espejo.
