OPTICA
¿QUÉ ES LA LUZ?LEUCIPO (450 a.C.) sostenía que la visión se producíaporque los cuerpos emiten ‘imágenes’EUCLIDES (300 a.C....
LA TEORÍA CORPUSCULARNEWTON (1642-1726) plantea que la luz está compuesta porPARTÍCULAS MATERIALES que, lanzadas a granvel...
LA TEORÍA CORPUSCULARMediante su teoría, Newton explicócorrectamente la reflexión de la luz.Para explicar la refracción tu...
LA TEORÍA ONDULATORIAHUYGENS (1629-1695) propuso el modelo ondulatorio.Según él la luz es un fenómeno ondulatorio de tipo ...
LA TEORÍA ONDULATORIAMediante la teoría ondulatoria HUYGENS            explicócorrectamente la reflexión y la refracción d...
LA TEORÍA ONDULATORIAA principios del siglo XIX YOUNG y FRESNEL explican lainterferencia y la difracción de la luz mediant...
LA TEORÍA ELECTROMAGNÉTICA En 1864 MAXWELL plantea las ecuaciones del electromagnetismo y se ve que la luz es una onda ele...
LA REVOLUCIÓN CUÁNTICAEn 1900 PLANCK resuelve la ley de emisión de un cuerposuponiendo que la energía está cuantizada. EIN...
LA VISIÓN DUAL DE LA LUZA principios de siglo se estaba por tanto en una situaciónincómoda, parecía que la luz se comporta...
CONCLUSIÓN Hoy, se acepta el comportamiento Dual   de la luz. Esta doble naturaleza se manifiesta en que la luz se propaga...
FENOMENOLOGÍA DE LA LUZEs claro que dependiendo del tipo de ópticaque se estudie , los fenómenos relacionadoscon la luz pu...
 La  reflexión de la luz se puede explicar en un  modelo de partículas Una partícula que choca elásticamente con una  pa...
Para   obtener las características de la imagen se dibujan al menos dos rayos notables emergentes desde un mismo punto de...
IMÁGENES EN ESPEJOS ESFÉRICOS:                        Elementos principalesIdentificaremos algunos elementos de un espejoc...
El otro rayo notable es el que viaja paralelo aleje óptico se refleja pasando el mismo o suprolongación por el foco princi...
Para lograr ubicar la imagen de un objeto,se busca la intersección de los rayosreflejados, o de la prolongación de ellos.E...
UBICACIÓN DEL OBJETO                       OBJETO        V    F   CCOBJETO ENTRE ELEL C.C.YYELFOCOOBJETO ENTRE EL FOCOY FO...
OBJETO ENTRE EL C.C. Y EL INFINITO                               Imagen invertida                               Menor tama...
OBJETO EN C.C.                      Invertida                      IGUAL tamaño                      Real             OBJE...
OBJETO ENTRE EL C.C. Y EL FOCO                           Imagen invertida                           Mayor tamaño          ...
OBJETO ENTRE EL FOCO                     No hay Imagen           OBJETOV      F    CC
OBJETO ENTRE EL FOCO Y EL VÉRTICE                           Derecha                           Mayor tamaño                ...
REFRACCIÓN DE LA LUZToda onda se refracta cuando en su propagacióncambia de medio. Cuando la luz se refracta,modifica su r...
LEY DE SNELLsin(α i ) nr         =sin(α r ) ni
 De  acuerdo con la ley de Willebord Snell (1591-  1626) , la rapidez de la luz DEPENDE DEL  MEDIO por el cual se propaga...
C η=              Es magnitud adimensional    vCON BASE EN LA FÓRMULA     n>1
Es la comparación de la rapidez de la luzentre dos medios distintos del vacío. Si η1=c/v1 es el índice absoluto del medio ...
A partir de la ley de Snell se puede predecir laforma en que debe refractarse la luz. Estodependerá de los valores de los ...
Un caso especial es cuando el ángulo deincidencia es 90°. En tal caso el rayotransmitido no sufre desviación, pero simodif...
Cuando la luz se refracta, puede ocasionarfenómenos que se relación con la posiciónaparente de las cosas. Un objeto sumerg...
El fenómeno de la refracción generalmente estáacompañado de otros fenómenos observables. Unode ellos se refiere a que part...
Son cuerpos que permiten el paso de la luz y queproducto de la refracción de ella, permiten obtenerimágenes con ciertas ca...
LENTES CONVERGENTE Doble     Plano    Meniscoconvexa   convexa   convexo
LENTES          DIVERGENTE Doble      Plano      Meniscocóncava    Cóncava     cóncava
PRISMA DE CARAS PARALELASDe igual modo, cuando el rayo emerge del prismase cumple que n2senθ3= n1 senθ4                   ...
Cuando la luz blanca se dirige desde el aire a otromedio transparente , se observa que la luzrefractada exhibe una gama de...
DISPERSIÓNSólo en el vacío la rapidez de la luz ( c ) esconstante para cualquier longitud de onda. Peropara medios dispers...
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Conferencia 7 óptica

  1. 1. OPTICA
  2. 2. ¿QUÉ ES LA LUZ?LEUCIPO (450 a.C.) sostenía que la visión se producíaporque los cuerpos emiten ‘imágenes’EUCLIDES (300 a.C.) introduce el concepto de rayo (queemite el ojo) y postula la base geométrica de la propagaciónLA ESCUELA ÁRABE (1000) apunta la idea de que la luzprocede de los objetos (o del Sol) y va a los ojos.GALILEO Y KEPPLER (1600) generalizan la utilizaciónde instrumentos ópticosSNELL (1638) descubre las leyes de l a refracción.DESCARTES (1640) publica ‘Óptica’ en la que se sistema-tizan las leyes físicas de la luz, pero sin preguntarsesobre su naturaleza.
  3. 3. LA TEORÍA CORPUSCULARNEWTON (1642-1726) plantea que la luz está compuesta porPARTÍCULAS MATERIALES que, lanzadas a granvelocidad por los cuerpos emisores, constituyen los rayos deluz. Estas partículas tendrían masas diferentes para justificarla existencia de los distintos colores.
  4. 4. LA TEORÍA CORPUSCULARMediante su teoría, Newton explicócorrectamente la reflexión de la luz.Para explicar la refracción tuvo queadmitir que la luz viajaba más rápidoen los medios más densos, cosa queposteriormente se comprobó que noera cierta.La teoría corpuscular es la base de la ÓPTICA GEOMÉTRICA...
  5. 5. LA TEORÍA ONDULATORIAHUYGENS (1629-1695) propuso el modelo ondulatorio.Según él la luz es un fenómeno ondulatorio de tipo mecánico(ÉTER), como el sonido o las ondas en la superficie del agua.La luz, por tanto tendría asociadas una longitud de onda yuna frecuencia, como cualquier oscilación y presentaríafenómenos de interferencia y difracción, como las ondas
  6. 6. LA TEORÍA ONDULATORIAMediante la teoría ondulatoria HUYGENS explicócorrectamente la reflexión y la refracción de la luz (sincontradicciones) pero la gran autoridad científica deNEWTON impidieron que se estableciera hasta más de unsiglo después ......
  7. 7. LA TEORÍA ONDULATORIAA principios del siglo XIX YOUNG y FRESNEL explican lainterferencia y la difracción de la luz mediante el modeloondulatorio. El modelo corpuscular era incapaz de explicarestos resultados.....
  8. 8. LA TEORÍA ELECTROMAGNÉTICA En 1864 MAXWELL plantea las ecuaciones del electromagnetismo y se ve que la luz es una onda electromagnética (no una onda mecánica). Este punto fue confirmado experimentalmente por HERTZ en 1888. Pero aquí no acaba la historia.
  9. 9. LA REVOLUCIÓN CUÁNTICAEn 1900 PLANCK resuelve la ley de emisión de un cuerposuponiendo que la energía está cuantizada. EINSTEIN, en1905, aplica el mismo principio y explica el efectofotoeléctrico. BOHR, en 1912, explica el espectro de emisióndel átomo de hidrógeno. COMPTON, en 1922, explica elefecto que lleva su nombre. FOTÓN O CUANTOS DE ENERGÍATODO ELLO RECUPERANDO LOS PRINCIPIOS DE LA TEORÍACORPUSCULAR DE LA LUZ !!!.
  10. 10. LA VISIÓN DUAL DE LA LUZA principios de siglo se estaba por tanto en una situaciónincómoda, parecía que la luz se comportaba en ocasionescomo una onda y en otras ocasiones como partícula.La cuestión fue resuelta en 1925 por DE BROGLIE, quienpropuso que el movimiento de todo corpúsculo viene regidopor una onda asociada. LA LUZ TIENE UN CARÁCTER DUAL (ONDÍCULA)La confirmación experimental de esta idea constituye la basede la MECÁNICA CUÁNTICA. Para un electrón λ = 0.1 nm Luz visible λ = 500 nm
  11. 11. CONCLUSIÓN Hoy, se acepta el comportamiento Dual de la luz. Esta doble naturaleza se manifiesta en que la luz se propaga enforma de onda y en su interacción con la materia.
  12. 12. FENOMENOLOGÍA DE LA LUZEs claro que dependiendo del tipo de ópticaque se estudie , los fenómenos relacionadoscon la luz pueden ser : •Reflexión •Refracción •Dispersión •Difracción •Interferencia •Polarización •Doppler
  13. 13.  La reflexión de la luz se puede explicar en un modelo de partículas Una partícula que choca elásticamente con una pared se refleja. Las ondas también se reflejan ángulo de reflexión=ángulo de incidencia La reflexión de la luz nos indica su naturaleza
  14. 14. Para obtener las características de la imagen se dibujan al menos dos rayos notables emergentes desde un mismo punto del objeto. Estos rayos después de reflejarse deben interceptarse. Si los rayos reflejados no se interceptan, se deben prolongar y encontrar entonces el punto donde se cruzan. CARACTERÍSTICAS DE LA IMAGEN  Imagen virtual  Derecha  Igual tamaño  Detrás del espejo  Misma distancia que el objeto respecto . del espejo
  15. 15. IMÁGENES EN ESPEJOS ESFÉRICOS: Elementos principalesIdentificaremos algunos elementos de un espejocurvo que son necesarios para la construcción dela imagen. En todo espejo curvo encontramos engeneral los siguientes elementos fundamentales:El eje óptico, el centro ( C ) y el foco ( F ). Cuandoel espejo ha sido bien construido el foco seencuentra en el punto medio de la distancia focal. Espejo cóncavo Espejo convexo Superficie Superficie reflectante reflectante Eje óptico Eje óptico C F V C F V
  16. 16. El otro rayo notable es el que viaja paralelo aleje óptico se refleja pasando el mismo o suprolongación por el foco principal. Nótese quepara el espejo convexo ha debido prolongarse elrayo reflejado en dirección del foco. Eje ópticoC F V C F V F C Eje óptico
  17. 17. Para lograr ubicar la imagen de un objeto,se busca la intersección de los rayosreflejados, o de la prolongación de ellos.En los espejos esféricos, a diferencia delespejo plano, las imágenes presentancaracterísticas determinadas dependiendode la ubicación del objeto.
  18. 18. UBICACIÓN DEL OBJETO OBJETO V F CCOBJETO ENTRE ELEL C.C.YYELFOCOOBJETO ENTRE EL FOCOY FOCO OBJETO ENTRE C.C. EL C.C. OBJETO EN EL EL VÉRTICE OBJETO EN EL INFINITO
  19. 19. OBJETO ENTRE EL C.C. Y EL INFINITO Imagen invertida Menor tamaño Real OBJETO Delante del espejo V F CC
  20. 20. OBJETO EN C.C. Invertida IGUAL tamaño Real OBJETO Delante del espejoV F CC
  21. 21. OBJETO ENTRE EL C.C. Y EL FOCO Imagen invertida Mayor tamaño Real Delante del espejo OBJETO V F CC
  22. 22. OBJETO ENTRE EL FOCO No hay Imagen OBJETOV F CC
  23. 23. OBJETO ENTRE EL FOCO Y EL VÉRTICE Derecha Mayor tamaño Virtual Detrás del espejo OBJETO V F CC
  24. 24. REFRACCIÓN DE LA LUZToda onda se refracta cuando en su propagacióncambia de medio. Cuando la luz se refracta,modifica su rapidez, y generalmente la dirección.En este fenómeno LA FRECUENCIA NO SE VEALTERADA pero si la longitud de onda. Larefracción de la luz cumple con la llamada ley deSnell. θ1 θ2
  25. 25. LEY DE SNELLsin(α i ) nr =sin(α r ) ni
  26. 26.  De acuerdo con la ley de Willebord Snell (1591- 1626) , la rapidez de la luz DEPENDE DEL MEDIO por el cual se propaga. Sabemos que la rapidez máxima de la luz es en el vacío de valor aproximado 300.000 Km/s. El índice de refracción nos da cuenta del valor de la rapidez de la luz en cualquier medio en que ella pueda propagarse.
  27. 27. C η= Es magnitud adimensional vCON BASE EN LA FÓRMULA n>1
  28. 28. Es la comparación de la rapidez de la luzentre dos medios distintos del vacío. Si η1=c/v1 es el índice absoluto del medio 1 y η2 =c/v2 del otro medio se obtiene que: c v1 v2 η1 η12 = = c v1 η2 v2
  29. 29. A partir de la ley de Snell se puede predecir laforma en que debe refractarse la luz. Estodependerá de los valores de los índices derefracción absolutos de los medios y del ángulo deincidencia. En general, si no incideperpendicularmente se tiene dos posibilidades: η 1< η 2 η 1> η1 η2 η1 η2 η2
  30. 30. Un caso especial es cuando el ángulo deincidencia es 90°. En tal caso el rayotransmitido no sufre desviación, pero simodifica su rapidez y longitud de onda. η1 η2
  31. 31. Cuando la luz se refracta, puede ocasionarfenómenos que se relación con la posiciónaparente de las cosas. Un objeto sumergido en elfondo de un estanque, es visto en la posición “P”por un observador “O” ubicado una cierta distanciade él.
  32. 32. El fenómeno de la refracción generalmente estáacompañado de otros fenómenos observables. Unode ellos se refiere a que parte de la luz incidente esreflejada por el medio respectivo. Así, del 100% dela energía que incide parte es devuelta al medio deprocedencia. La porción reflejada dependerá delas características del medio transparente. Onda reflejada Onda incidente Onda refractada
  33. 33. Son cuerpos que permiten el paso de la luz y queproducto de la refracción de ella, permiten obtenerimágenes con ciertas características dependiendodel tipo de lente que se use. Así, las lentes puedenclasificarse en: convergentes y divergentes. Lente divergente Lente convergente Los rayos refractados se separan Los rayos refractados se reúnen
  34. 34. LENTES CONVERGENTE Doble Plano Meniscoconvexa convexa convexo
  35. 35. LENTES DIVERGENTE Doble Plano Meniscocóncava Cóncava cóncava
  36. 36. PRISMA DE CARAS PARALELASDe igual modo, cuando el rayo emerge del prismase cumple que n2senθ3= n1 senθ4 θ1 θ2θ3 θ2 = θ3 θ4 n1senθ1= n2 senθ2 n2senθ3= n1 senθ4 n1senθ1 = n1 senθ4 Luego θ 1 = θ 4
  37. 37. Cuando la luz blanca se dirige desde el aire a otromedio transparente , se observa que la luzrefractada exhibe una gama de colores denominadoespectro de luz incidente.
  38. 38. DISPERSIÓNSólo en el vacío la rapidez de la luz ( c ) esconstante para cualquier longitud de onda. Peropara medios dispersivos, a cada longitud de ondale corresponde una rapidez determinada. Esasvariaciones son pequeñas y serán más evidentesdependiendo de la capacidad dispersiva del medio. ρ Desviación

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