Optica

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Optica

  1. 1. Introducción Si hacemos un razonamiento simple sobre la naturaleza de la luz, fácilmentededucimos que la luz es algo que sale del Sol, inunda nuestro medio y, con la ayuda denuestros ojos, nos permite ver. Estudiar este "algo" intangible fue un reto para los que se acercaban alconocimiento de la naturaleza. ¿Cómo hacerlo?... ¿Analizando el ojo? ¿Tratando de separarla luz en partes y manipulándola ? ¿Haciéndola chocar con los objetos? ¿Mirando qué lepasa cuando atraviesa algunos cuerpos que no la hacen desaparecer?. Este fue el camino que dio lugar al nacimiento de una rama de la óptica, la ÓpticaGeométrica, en la que todas las deducciones se hacen basándose en razonamientosgeométricos y no es necesario suponer nada sobre la naturaleza de la luz.
  2. 2. Está claro que la luz viene del Sol y también de una llama. Hoy sabemos quela luz se origina en los átomos debido a la caída de los electrones a zonas más cercanasal núcleo. A este tránsito le acompaña una emisión de radiación. La luz visible es unaparte de esta radiación. El estudio de la luz empezó aislando una parte de ella en haces más o menosfinos y de esta manera se llegó al concepto de rayo. Separar la luz en partes, estudiar su marcha y el proceso de formación deimágenes, fue un gran logro y en el participaron grandes científicos comoNewton, Descartes, Young.... Los científicos empezaron por observar la acción de los espejos sobre la luz yestudiando cómo y dónde se formaban las imágenes dadas por ellos.Estudiaron también lentes y dedujeron las leyes que rigen la formación de sus imágenes.Todo esto es lo que estudia la Óptica Geométrica.
  3. 3. Al aumentar el conocimiento de la naturaleza de la materia se descubrieronpartes conceptuales más profundas de la naturaleza de la luz y surgieron otras partes dela óptica como la Óptica Física que trata de la naturaleza de la luz y de suscaracterísticas ondulatorias y la Óptica Cuántica que estudia la acción de las partículasque lleva la luz (fotones) con la materia y todas las implicaciones cuánticas.
  4. 4. La luz: Una onda transversal Naturaleza de la luz La luz es una forma de energía emitida por los cuerpos y que nospermite percibirlos mediante la vista. Los objetos visibles pueden ser de dostipos: · Objetos luminosos: Son los que emiten luz propia, como unaestrella o una bombilla. La emisión de luz se debe a la alta temperatura deestos cuerpos. · Objetos iluminados: Son los que reflejan la luz que reciben, comouna mesa o una pared. Estos objetos no son visibles si no se proyecta luzsobre ellos.
  5. 5. La luz consiste en una forma de energía, emitida por los objetosluminosos, que se transmite mediante ondas electromagnéticas y escapaz de estimular el sentido de la vista. Las ondas electromagnéticas son transversales, pues lasvibraciones de los campos eléctrico y magnético se producen en direcciónperpendicular a la dirección de propagación. Las ondas electromagnéticas no requieren medio material parasu propagación. Por eso, la luz del Sol llega a la Tierra después de recorreruna gran distancia en el vacío.
  6. 6. Óptica La óptica es la parte de la física que estudia los fenómenosrelacionados con la luz.
  7. 7. Clasificación de la óptica Óptica geométrica: Se ocupa de la propagación de la luz por el métodode los rayos luminosos. Estudia la luz sin tener en cuenta su naturaleza. Permiteexplicar la propagación rectilínea, la reflexión y la refracción de la luz. Óptica física: Estudia el comportamiento de la luz desde el punto devista de la teoría de ondas. Además de interpretar los fenómenos luminososanteriores, permite explicar los fenómenos de interferencia, difracción ypolarización. Óptica cuántica: Estudia los procesos en los que se produce interacciónde la luz con la materia.
  8. 8. Propagación de la luz La luz se puede propagar en el vacío o en otros medios. Lavelocidad a la que se propaga depende del medio. La luz es una onda que se propaga en las tres direcciones delespacio. Para estudiar sus efectos se emplean líneas perpendiculares a lasondas, que indican la dirección de propagación. Es lo que denominamosrayos.
  9. 9. Reflexión de la luz Este fenómeno se evidencia como si la luz rebotara al llegar a la superficie yvolviera a través del medio original.
  10. 10. Rayos de Luz y Haz de Luz Un rayo de luz se puede considerar como la línea imaginariatrazada en la dirección de propagación de la onda y perpendicular al frentede onda. Un haz de rayos es el conjunto de rayos provenientes de unafuente puntual.
  11. 11. Espejos Planos: es toda superficie plana que refleje la luzespecularmente, es decir, que refleje en una sola dirección una haz de rayosparalelos. Espejos Esféricos: son casquetes de superficies esféricas regularmentereflectoras. De acuerdo con la cara del casquete por donde inicia la luz , el espejopuede ser Cóncavo o Convexo.
  12. 12. La Refracción de la luz Se denomina refracción luminosa al cambio que experimenta ladirección de propagación de la luz cuando atraviesa oblicuamente lasuperficie de separación de dos medios transparentes de distintanaturaleza. Las lentes, las máquinas fotográficas, el ojo humano y, engeneral, la mayor parte de los instrumentos ópticos basan sufuncionamiento en este fenómeno óptico.
  13. 13. El color Cuando la luz llega a un material obliga a los electrones de los átomos aoscilar. Las frecuencias naturales de los electrones dependen de la naturaleza de losdistintos átomos; hay átomos cuyos electrones están más ligados y otros en los quepor el contrario están más libres. El color observado es el resultado de la absorción selectiva de alguna delas frecuencias que pertenecen al espectro visible. El resto de las frecuencias llega anuestros ojos después de haber sido reflejadas o transmitidas por el objeto.Por otro lado, los cuerpos que emiten luz por algún mecanismo físico-químico seven del color de la radiación emitida.
  14. 14. Dispersión de la luz Es la separación de un rayo de luz en sus componentes monocromáticasdebido a su diferente índice de refracción. La mayor desviación la sufre la luzvioleta y la menor la luz roja. Al espectro de la luz blanca se le llama espectro visible, porque es laparte del espectro electromagnético que percibe el ojo humano.
  15. 15. Arco Iris Es un fenómeno óptico y meteorológico que produce la aparición de unespectro de frecuencias de luz continuo en el cielo cuando los rayos del solatraviesan pequeñas gotas de agua contenidas en la atmósfera terrestre. La forma esla suma de un arco multicolor con el rojo hacia la parte exterior y el violeta hacia lainterior. Menos frecuente es el arco iris doble, el cual incluye un segundo arco mástenue con los colores invertidos, es decir el rojo hacia el interior y el violeta hacia elexterior.
  16. 16. Comúnmente se suele aceptar como siete los colores:rojo, naranja, amarillo, verde, azul, añil y violeta producto de ladescomposición de frecuencias de la luz, y es formado por los 3 coloresprimarios y los 3 secundarios, aunque tradicionalmente se habla de 7colores, incluyendo el añil entre el azul y el violeta.

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