Solo refraccion resumen
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  • 1. ÓPTICA La óptica es la parte de la física que estudia los fenómenos de la luz. Se divide en tres ramas: Óptica Geométrica: estudia la naturaleza particular de la luz. Óptica Física: se ocupa de la naturaleza ondulatoria. Óptica Cuántica: estudia la interacción de la luz con átomos y moléculas. La Luz Consiste en radiación electromagnética teniendo características de partícula y ondulatorias. La luz se genera como una forma de energía a partir de una transición electrónica en el átomo de una sustancia. Propagación de la luz La luz en un medio homogéneo se propaga en línea recta, constituyendo un haz de rayos luminosos. La velocidad de propagación de la luz en el vacío es de 300000 km/seg. Fuentes luminosas Son todos aquellos cuerpos que emiten radiación luminosa. Pueden ser naturales como el sol y las estrellas, o artificiales como las lámparas, velas, etc. Fuente Puntual Es una fuente luminosa cuyas dimensiones son muy pequeñas respecto de la distancia que la separa de los objetos iluminados, como por ejemplo las estrellas. REFRACCIÓN DE LA LUZ Si un rayo de luz pasa de un medio transparente a otro de distinta densidad, ( por ejemplo: aire - agua ), se desvía de su dirección primitiva. La refracción es el fenómeno en el que un rayo de luz se desvía al atravesar la superficie de separación de dos medios transparentes. Leyes de la Refracción 1ª Ley: el rayo incidente, la normal y el rayo refractado se encuentran en un mismo plano. El ángulo que forman el rayo refractado con la normal se denomina ángulo de refracción 2ª Ley: el seno del ángulo de incidencia es inversamente proporcional al índice de refracción del medio incidente y el seno del ángulo de refracción es inversamente proporcional al índice de re refracción del medio en que se refracta. Esto se conoce como Ley de Snell. Todo rayo que pasa a un medio más refringente, tiende a acercarse a la normal y viceversa. 6
  • 2. Índice de Refracción ( n ) El índice de refracción de un medio cualquiera es el cociente entre la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad de la luz en dicho medio. Valores del índice de refracción de algunas sustancias Sólidos (a 20ºC) Líquidos (a 20ºC) Gases ( en CNPT) Yodo: 3.34 Acetona: 1.359 Hidrógeno: 1.00013 Sodio: 4.22 Benceno: 1.501 Oxígeno: 1.00027 Ámbar: 1.55 Agua: 1.333 Cloro: 1.00077 Parafina: 1.43 Alcohol: 1.36 Aire: 1.00029 Vidrios: Bisulfuro de C: 1.625 Argón: 1.00028 Crown: 1.52 Hidrógeno: 1.097 Dióx. de C: 1.00045 Flint liviano: 1.58 Nitrógeno: 1.205 Helio: 1.00004 Flint pesado: 1.65 Oxígeno: 1.221 Nitrógeno: 1.00030 Flint muy pesado: 1.89 Hielo: 1.31 Sal común: 1.5443 Construcción del rayo refractado DIOPTRAS Se denomina dioptra a la superficie de separación de dos medios con diferente índice de refracción. Pueden ser planas como la lámina de caras paralelas y los prismas o esféricas como las lentes. LÁMINA DE CARAS PARALELAS Un trozo de sustancia transparente limitado por dos planos paralelos constituye una lámina de caras paralelas. Un rayo de luz que atraviesa una lámina de caras paralelas, no se devía sino que sufre un desplazamiento lateral respecto de la dirección de incidencia. El desplazamiento lateral de una lámina de caras paralelas en el aire (n = 1) depende del ángulo de incidencia ( i ), del espesor de la lámina (e) y del índice de refracción de la misma (n): 6
  • 3. LENTES DELGADAS Una lente es la combinación de dos dioptras. Una lente delgada es aquella cuyo espesor es despreciable frente al radio de curvatura de la lente. Tipos de lentes delgadas Las lentes convergentes son aquellas que al ser atravesadas por un haz de rayos paralelos provocan la convergencia de dichos rayos hacia un punto. También se las denominan lentes positivas, pues la potencia de estas lentes es positiva. Por el contrario, la lentes divergentes tienden a separar los rayos y por eso se las denominan lentes negativas (su potencia siempre es negativa). Componentes de una lente delgada Eje Principal y Centro Óptico El eje principal es una recta determinada por los centros de las superficies esféricas que componen la lente. El centro óptico es un punto situado sobre el eje principal tal que todo rayo que pasa por él no se desvía. Foco Objeto ( F ) Es un punto axial tal que todo rayo procedente de él o que se dirige hacia él, se propaga paralelamente al eje después de refractado: En las lentes convergentes, el foco siempre es positivo ( a la izquierda de la lente) y en las divergentes es negativo (situado a la derecha de la lente). Esto es válido siempre que se considere como positivo, el lado del que provienen los rayos luminosos, en este caso, el lado izquierdo de las lentes. Foco Imagen ( F') Es un punto axial tal que todo rayo que incide paralelamente al eje principal, al 6
  • 4. refractarse se dirige o diverge de él: Marcha de rayos en lentes convergentes Para la construcción de imágenes en lentes convergentes, debe tenerse en cuenta lo siguiente: 1º Todo rayo incidente paralelo al eje principal, al refractarse a través de una lente convergente pasa por el foco imagen. 2º Todo rayo incidente que pasa por el foco objeto, al refractarse a través de una lente convergente, emerge paralelo al eje principal. 3º Todo rayo incidente que pasa por el centro óptico de la lente, emerge sin desviarse. Al igual que en el caso de los espejos esféricos, la imagen depende de la posición relativa del objeto en las lentes: Caso A: si el objeto se encuentra más alejado que el doble de la distancia focal => se obtiene una imagen real, invertida y de menor tamaño. Caso B: el objeto se encuentra al doble de la distancia focal => se obtiene una imagen real, invertida y de igual tamaño. Caso C: el objeto se encuentra entre el doble de la distancia focal y F => se obtiene una imagen real, invertida y de mayor tamaño. Caso D: el objeto se encuentra sobre el foco objeto => la imagen se forma en el infinito. Caso E: el objeto está entre el foco objeto y la lente => se obtiene una imagen virtual, derecha y de mayor tamaño. Fórmula de Gauss Al igual que en espejos esféricos, hay una ecuación matemática que relaciona las posiciones del objeto y de la imagen con los focos de una lente delgada: 6
  • 5. Convención de signos Las distancias son positivas cuando se miden del lado de incidencia de la luz, en este caso, positivo a la izquierda y negativo a la derecha. Fórmula de Newton Es una ecuación que relaciona las distancias foco-objeto ( S) y foco-imagen con la distancia focal.( ver figura anterior) S . S' = - f 2 Aumento lateral ( m ) El aumento lateral es la relación que existe entre las alturas del objeto y de la imágen, la que es igual a la relación existente entre sus posiciones. Potencia de una lente delgada convergente Se define como la inversa de la distancia focal expresada en metros. La unidad de potencia es la dioptría, correspondiente a la potencia de una lente cuya distancia focal es de 1 metro. Marcha de rayos en lentes divergentes En la lentes divergentes, la imagen y los focos son siempre virtuales. Todo haz de rayos que atraviesa una lente divergente cumple las siguientes condiciones: 1º Todo rayo incidente paralelo al eje principal, al refractarse a través de una lente divergente, su prolongación pasa por el foco imagen. 2º Todo rayo incidente cuya proplongación pasa por el foco objeto, al refractarse a través de una lente divergente, emerge paralelo al eje principal. 3º Todo rayo incidente que pasa por el centro óptico de la lente, emerge sin desviarse. 6
  • 6. Para las lentes divergentes, las imágenes siempre resultan virtuales, derechas y de menor tamaño, situadas entre el foco imagen y la lente, independientemente de la posición del objeto. A medida que el objeto se aleja de la lente, la imagen resulta menor. Si el objeto se ubica en el infinito, la imagen se forma en el foco imagen. Fórmula de Gauss Se aplica la misma fórmula vista para lentes convergentes pero teniendo en cuenta que el foco objeto en este caso es negativo. Potencia de una lente divergente Se define de la misma forma que en las lentes convergentes pero teniendo en cuenta que la distancia focal es negativa. Por ello, la potencia de una lente divergente es negativa; de ahi que se las denomine lentes negativas. 6