la luz

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EL MUNDO DE LA ÓPTICA NATURALEZA DE LA LUZ

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Page 1: La luz

EL MUNDO DE LA ÓPTICA

NATURALEZA DE LA LUZ

Page 2: La luz

IDEAS PREVIAS SOBRE LA LUZ

Pitágoras de Samos ( S. VI A.C.)

“ La luz es algo que fluye del propio cuerpo luminoso y que captan nuestros ojos”

Platón ( 429-347 A.C.)

“ La luz es una acción entre algo que emanaba de tres focos: los ojos, el objeto que se ve y el foco que ilumina”

Page 3: La luz

Alhazén ( S. XI D.C.)

“ La visión radica en el cuerpo que se ve y no en el ojo, que es un mero receptor de tal causa”

Roberto Hoocke ( 1653-1703)

“Estudiando los colores de las burbujas y otras láminas delgadas, concluye que la luz es la vibración rápida de algo”

Page 4: La luz

Cristian Huygens ( 1629-1695)

“ La energía emitida por el cuerpo luminoso se propagaba, aún en el vacío, mediante un movimiento ondulatorio”. Teoría ondulatoria de la luz

Isaac Newton ( 1642- 1727)

“ La luz está compuesta compuesta por pequeñas partículas que se propagan en todas direcciones en línea recta con velocidad finita y que al penetrar el ojo chocan contra la retina, dando origen a sensaciones luminosas”

Page 5: La luz

James C. Maxwell ( 1831-1879)

En 1873 da a conocer su teoría que afirma : “ la

luz es una perturbación electromagnética, debido

a la superposición de un campo eléctrico y uno

magnético, perpendiculares entre si, propagándose en el vacío en forma de ondas y con velocidad constante.

Page 6: La luz

Heinrinch Hertz ( 1857- 1894)

Al producir ondas electromagnéticas en un circuito eléctrico, demostró que ellas poseen las mismas características de la luz .

Page 7: La luz

Albert Einstein ( 1879-1955)

En 1905 sorprende al mundo científico, que hace

volver a considerar la teoría corpuscular de Newton. El célebre fenómeno estudiado por Einstein se llama EFECTO FOTELÉCTRICO.

Para explicar este fenómeno, supuso que la energía de una radiación luminosa viaja en pequeños paquetes de energía que llamó FOTONES. Con esto afirmaba la naturaleza corpuscular de la luz.

Page 8: La luz

Louis de Broglie ( 1892-? )

Este físico, iniciador de la mecánica ondulatoria,

por razonamientos abstractos y sutiles, concluye en1924 que el concepto de corpúsculo es inseparable del concepto de onda. Imaginó que todo corpúsculo que se desplaza en el espacio va acompañado de una onda, cuyo papel es el de guiar al corpúsculo. Los fotones son los que transportan la energía de la radiación luminosa.

Page 9: La luz

Hoy, se acepta el comportamiento Dual de la luz. Esta doble naturaleza se manifiesta en que la luz se propaga en forma de onda y en su interacción con la materia, por ejemplo en la absorción y emisión, se comporta como corpúsculo

Page 10: La luz

ORIGEN DE LA LUZ

La luz natural tiene su origen en las reacciones nucleares que se producen en el interior de los astros.

La luz artificial tiene su origen en cuerpos incandescentes que emiten energía mediante radiación

Page 11: La luz

POSTULADOS DE LA LUZ

1.- La luz se propaga en forma rectilínea

2.- La luz puede ir y volver por el mismo camino ( reversibilidad de los caminos ópticos)

3.- La luz presenta las mismas características en un medio homogéneo e isotrópico

Page 12: La luz

PROPAGACIÓN RECTILÍNEA

Como consecuencia de la propagación rectilínea de la luz se puede observar diversos fenómenos tales como:

Eclipse de sol Eclipse de luna

Page 13: La luz

REVERSIBILIDAD DE LA LUZ

La reflexión que se produce en un espejo al mirarnos perpendicularmente a él, muestra la reversibilidad de los caminos ópticos.

Page 14: La luz

LOS CUERPOS DESDE LA ÓPTICA

LUMINOSOS

ILUMINADOS

Los que generan luz propia

No generan luz por si mismo

Sol

madera

Según capacidad para generar luz

Page 15: La luz

Luminoso artificial

Luminoso natural

Page 16: La luz

LOS CUERPOS DESDE LA ÓPTICA

Según capacidad para dejar pasar luz

OPACOS

TRANSPARENTES

TRANSLÚCIDOS

No dejan pasar la luz

Pasa parte de la luz

Pasa casi toda la luz

Page 17: La luz

LUMINOSOS

ARTIFICIALESARTIFICIALES

NATURALESNATURALES

Page 18: La luz

CLASIFICACIÓN DE LOS FENÓMENOS ÓPTICOS

Según las propiedades conocidas de la luz, que se manifiestan en los diversos experimentos, la óptica ( parte de la física que estudia lo relacionado con la luz) puede clasificarse en:

ÓPTICA

GEOMÉTRICA

FÍSICA

CUÁNTICA

Page 19: La luz

GEOMÉTRICAGEOMÉTRICA

REFLEXIÓNREFLEXIÓN

REFRACCIÓNREFRACCIÓN

DISPERSIÓNDISPERSIÓN

Page 20: La luz

FÍSICA

INTERFERENCIAINTERFERENCIA

POLARIZACIÓNPOLARIZACIÓNDIFRACCIÓNDIFRACCIÓN

Page 21: La luz

CUÁNTICA

EFECTO COMPTONEFECTO COMPTON

EFECTO FOTOELÉCTRICOEFECTO FOTOELÉCTRICO

Page 22: La luz

FLUJO LUMINOSO

La figura muestra dos ampolletas con distinta potencia. Bajo estas condiciones la de 60 W dará una luz más intensa. La potencia consumida indica la cantidad de energía convertida en luz y calor. La energía luminosa es llamada flujo luminoso.

Page 23: La luz

FLUJO LUMINOSO

El flujo luminoso a diferencia de la potencia toma como referencia la radiación visible. Por ello se define el flujo luminoso Φ como la potencia (W) emitida en forma de radiación luminosa a la que el ojo humano es sensible. La unidad es el lumen (lm). A la relación entre watts y lúmenes se le llama equivalente luminoso de la energía

Page 24: La luz

INTENSIDAD LUMINOSA

El flujo luminoso nos da una idea de la cantidad de luz, es decir, de energía que emite una fuente luminosa, por ejemplo una ampolleta, en todas las direcciones del espacio. Pero no necesariamente el flujo debe ser el mismo en todas las direcciones en que se propaga. Por ello es conveniente definir una nueva magnitud relacionada a la anterior, esta es la Intensidad luminosa.

De esta fuente luminosaemergen rayos en todaslas direcciones

Page 25: La luz

INTENSIDAD LUMINOSA

Se conoce como intensidad luminosa al flujo luminoso que atraviesa perpendicularmente una superficie “S” por cada unidad de tiempo. Su símbolo es I y su unidad la candela (cd).Tambié puede definirse como el flujo luminoso que atraviesa una superficie por cada unidad de tiempo. Su definición operacional es:

SI

Φ=Energía por unidad detiempo

Área atravesadaperpendicularmentepor el flujo

Page 26: La luz

INTENSIDAD LUMINOSA, la ley del inverso al cuadrado

La ley inversa de los cuadrados se refiere a lo que ocurre con la intensidad luminosa (I) y la distancia a la fuente desde donde es emitida. Esta ley solo es válida si la dirección del rayo de luz incidente es perpendicular a la superficie. La energía puede propagarse en todas las direcciones y por tanto el flujo atravesará superficies de áreas cada vez mayor, como indica la figura.

Page 27: La luz

INTENSIDAD LUMINOSA, la ley del inverso al cuadrado

Pero esas superficies aumentan conforme aumenta el radio de las mismas, de acuerdo con la expresión: S =4πr2. Esto implica que el flujo luminoso por unidad de área , es decir, la energía que atraviesa las respectivas superfifices va decreciendo proporcionalmente con el aumento del radio. Esta ley se expresa como:

24 r

P

A

PI

π==

P : Potencia luminosa, es decir, energía por unidad de tiempo.A: Área atravesada por la energía

Page 28: La luz

Ocurre en superficie pulimentada, y se cumple que ángulo incidencia igual al ángulo reflexión

Ambos rayos, la normal y la superficie están en mismo plano. Como consecuencia directa de este fenómeno es la imagen en los espejos planos y curvos (cóncavo y convexo)

REFLEXIÓN REGULAR

α I

α R

Page 29: La luz

IMÁGENES EN ESPEJOS PLANOS

Para construir imágenes en los espejos planos se utilizan los llamados rayos notables que cumplen con ciertas características fácil de reconocer. Los más usados para un espejo plano es:El que incide en cualquier punto del espejo formando un ángulo determinado.

α I

α R

Aquí el rayo se devuelveUsando el mismo camino. (reversibilidad de los caminos ópticos)

Page 30: La luz

IMÁGENES EN ESPEJOS PLANOS

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.

Imagen virtualDerecha Igual tamañoDetrás del espejoMisma distancia que el objetorespecto del espejo

Page 31: La luz

IMÁGENES EN ESPEJOS PLANOS, número de imágenes

Probablemente haya observado que ante dos espejos planos y perpendiculares Ud. refleja tres imágenes. Esto se debe a que por cada espejo Ud. forma su propia imagen. La tercera imagen que se forma se debe a las múltiples reflexiones que sufren los rayos que emergen del objeto. Pero si el ángulo entre los espejos varía lo hace también el número de imágenes. La relación matemática que se cumple aquí es:

1º360 −=

θn

Page 32: La luz

IMÁGENES EN ESPEJOS CURVOS:

Elementos principales Previo:Identificaremos algunos elementos de un espejo curvo que son necesarios para la construcción de la imagen. En todo espejo curvo encontramos en general los siguientes elementos fundamentales: El eje óptico, el centro ( C ) y el foco ( F ). Cuando el espejo ha sido bien construido el foco se encuentra en el punto medio de la distancia focal.

Eje óptico

Espejo cóncavo

Superficiereflectante

Superficiereflectante

Espejo convexo

Eje ópticoV VC CF F

Page 33: La luz

IMÁGENES EN ESPEJOS CURVOS: Algunos rayos notables

De las diversos rayos notables que existen, basta con usar dos de ellos. En este caso se muestra el rayo que incide sobre el vértice y el que incide paralelo al eje óptico. Nótese como se refleja cada uno de ellos.

Eje ópticoEje ópticoV V

Eje ópticoVC F Eje ópticoVC F F C

Nótese que en el espejo convexo el rayo prolongado es el que pasa por el foco

Page 34: La luz

IMÁGENES EN ESPEJOS CURVOS: Cóncavos y convexos

Construcción de la imagenPara lograr ubicar la imagen de un objeto, se busca la intersección de los rayos reflejados, o de la prolongación de ellos. En los espejos curvos, a diferencia del espejo plano, las imágenes presentan características determinadas dependiendo de la ubicación del objeto.

Page 35: La luz

IMÁGENES EN ESPEJOS CURVOS: cóncavos y convexos

OBJETO DELANTE DEL CENTRO

Eje ópticoVC F

Imagen invertidaMenor tamañoRealDelante del espejo

Eje ópticoVC F F C

Imagen derechaMenor tamañoVirtualDetrás del espejo

Page 36: La luz

IMÁGENES EN ESPEJOS CURVOS: cóncavos y convexos

OBJETO EN EL FOCO

Eje ópticoVC F

No hay Imagen

Eje ópticoVC F F C

Imagen derechaMenor tamañoVirtualDetrás del espejo

En el espejo convexo la imagen siempre es derecha, detrás del espejo virtual y menor tamaño

Page 37: La luz

IMÁGENES EN ESPEJOS CURVOS: cóncavos y convexos

OBJETO ENTRE C y F

Eje ópticoVC F

InvertidaMayor tamañoReal Delante del espejo

Eje ópticoVC F

•OBJETO ENTRE F y V

DerechaMayor tamañoVirtualDetrás del espejo

Page 38: La luz

IMÁGENES EN ESPEJOS CURVOS: Ecuaciones válidas

A través del uso de la geometría de proporciones, es posible determinar cada una de las ecuaciones que permiten calcular la posición y tamaño de la imagen que se forma en un espejo plano y uno curvo. Sean:

H0 : Altura del objeto y Hi : Altura de la imagen d0 : Distancia del objeto al vértice y di : Distancia de la imagen al vértice f : Distancia focal (distancia del foco al vértice)

VC F

f

di

Ho

do

Hi

Page 39: La luz

IMÁGENES EN ESPEJOS CURVOS: Ecuaciones válidas

Convenio de signosdo : siempre es positiva

di : positiva si la imagen es real y negativa si es virtual

f : positiva para un espejo cóncavo y negativa para uno convexo.

De acuerdo con ese convenio, en un espejo convexo la distancia focal y la distancia de la imagen son siempre negativas, esto se debe a la propia construcción o forma que pose dicho espejo.

Eje ópticoVC F F C

Page 40: La luz

IMÁGENES EN ESPEJOS CURVOS: Ecuaciones válidas

Ecuación para el aumento:

Los espejos curvos producen imágenes de tamaño distinto al objeto. La relación entre el tamaño del objeto y la imagen se denomina aumento o ampliación del espejo, y viene dada por la expresión.

o

i

o

i

d

d

H

H=

Page 41: La luz

IMÁGENES EN ESPEJOS CURVOS: Ecuaciones válidas

Ecuación para la distancia

Si se aplica la semejanza de proporción a los triángulo formados por los rayos notables, el objeto y la imagen, se puede llegar a establecer la ecuación de los espejos esféricos, cuya expresión es:

io ddf

111 +=

Page 42: La luz

Sabemos que toda onda se refracta cuando en su propagación cambia de medio. La luz no es un excepción. Cuando ella se refracta, modifica su rapidez, y generalmente la dirección. En este fenómeno la frecuencia no se ve alterada pero si la longitud de onda. La refracción de la luz cumple con la llamada ley de Snell.

θ1

θ2

REFRACCIÓN DE LA Luz, características principales

Page 43: La luz

ÍNDICE DE REFRACCIÓN, el efecto de los medios

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.

Page 44: La luz

ÍNDICE DE REFRACCIÓN ABSOLUTO, el efecto sobre la luz

• La luz alcanza su máxima rapidez en el vacío ( C ). Cuando pasa a otro medio se refracta y modifica su rapidez a otro valor “v” . Se puede establecer una comparación de la rapidez de la luz entre esos medios, a través de un cuociente denominado índice de refracción absoluto. Si denominamos como “η” a ese índice se obtiene:

v

C=η Como se observa es una magnitud adimensional

Page 45: La luz

ÍNDICE DE REFACCIÓN RELATIVO, la comparación entre medios

Es la comparación de la rapidez de la luz entre 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:

η1

η2

1

2

2

112 v

v

vc

vc

==η

Page 46: La luz

REFRACCIÓN DE LA LUZ, La ley de Snell

Se puede demostrar geométricamente que el ángulo de incidencia y el de refracción están relacionados a través de los valores de los índices de refracción absolutos de los mismos. Esta ley se conoce como la ley de Snell, cuya expresión matemática es:

1

2

2

1

ηη

θθ =

sen

sen

2

1

2

1

v

v

sen

sen =θθ

También suele escribirse en función da las rapideces que lleva la luz en los medios en cuestión

Page 47: La luz

ALGUNOS ÍNDICES ABSOLUTOS DE REFRACCIÓN

SUSTANCIA ηAireAguaAlcohol EtílicoHielo

Sal común

DiamanteVidrio crown ligero

Benceno

11.33331,354

1,311,5442,4271,515

1,501

Page 48: La luz

EJEMPLO

1.- Se hizo pasar luz por un material desconocido. La luz que inicialmente se propagaba en el aire incidió con un ángulo de 30° y se refractó con ángulo de 19°. Determinar:

a) índice de refracción del materialb) Rapidez de propagación de la luz en ese medio Aplicando la ley de Snell, se tiene que:

n1 sen θ1= n2 sen θ2

1 sen 30º = n2 sen 19º

n2 = 1,535

Para determinar la rapidez de la luz en ese medio aplicamos la ecuación n = c/v.

1,535 = 300.000 / vV = 195.439,7 km/s

Page 49: La luz

POSIBILIDADES DE REFRACCIÓN

De la ley de Snell se puede predecir la forma en que debe refractarse la luz. Esto dependerá de los valores de los índices de refracción absolutos de los medios y del ángulo de incidencia. En general, se tiene dos posibilidades:

η1

η2

η1< η2

η1> η2

η1

η2

Page 50: La luz

Un caso especial de refracción de la luz

Un caso especial es cuando el ángulo de incidencia es 90°. En tal caso el rayo transmitido no sufre desviación.

n1

n2

Page 51: La luz

ÍNDICE DE REFRACCIÓN y LONGITUD DE ONDA

De la definición de índice de refracción relativo podemos determinar una relación matemática entre la longitud de onda y los respectivos índices de refracción de los medios.

Como η1/ η2 = v2 / v1 se cumple que: η1/ η2 = λ2f / λ1f

η1/η2 = λ2 / λ1

Page 52: La luz

PERCEPCIÓN DE LAPROFUNDIDAD

Cuando la luz se refracta, puede ocasionar fenómenos que se relación con la posición aparente de las cosas. Un objeto sumergido en el fondo de un estanque, es visto en la posición “P” por un observador “O” ubicado una cierta distancia de él.

Page 53: La luz

Análisis matemático

da

do

sθ1

θ2

tan θ1 = s / da y tan θ 2 = s / do da tan θ1 = d0 tan θ2

da = (tan θ2 / tan θ1) do

Si consideramos la refracción para ángulos pequeños ( θ< 15º), el cos θ≅ 1. Luego tan θ = sen θ / cosθ ≅ senθ . Así la expresión para da queda : da= ( senθ2 / sen θ1 ) do . .Aplicando la ley de Snell se cumple que:senθ2 / sen θ1= n2 / n1 , o sea,

senθ2 / sen θ1= 1 / n1.Finalmente y reemplazando se tiene que:

θ2

θ1

da = do / n1

n1

n2

Page 54: La luz

REFLEXIÓN TOTAL INTERNA

Cuando un haz luminoso incide de un medio de índice n1 a otro con índice n2 tal que n1> n2 el rayo refractado se aleja de la normal. Si el ángulo de incidencia aumenta, también lo hace el de refracción, de modo tal que debe cumplirse la ley de Snell, es decir, n1senθ1= n2 sen θ2

θ3

θ4

θ1

θ2

Page 55: La luz

REFLEXIÓN TOTAL INTERNA

La situación se hace crítica cuando el ángulo de incidencia es tal que el ángulo de refracción es 90º. En la figura θ representa el ángulo crítico para dos medios cualesquiera. Aplicando la ley de Snell es fácil demostrar que el ángulo crítico para un par de medio es:

θ = arc sen n2 / n1

θ

δ

n2

n1

Page 56: La luz

REFLEXIÓN TOTAL INTERNA

Si el ángulo de incidencia es mayor que el ángulo crítico entonces el haz, en vez de refractarse, se refleja sobre su misma superficie. Este fenómeno se conoce como reflexión total interna.

θn2

n1

n2 > n1

Page 57: La luz

REFLEXIÓN, REFRACCIÓN y TRANSMISIÓN: fenómenos muy comunes

El fenómeno de la refracción generalmente está acompañado de otros fenómenos observables. Uno de ellos se refiere a que parte de la luz incidente es reflejada por el medio respectivo. Así, del 100% de la energía que incide parte es devuelta al medio de procedencia. La porción reflejada dependerá de las características del medio transparente.

Onda incidenteOnda reflejada

Onda refractada

Page 58: La luz

LENTES: Instrumentos de grandes usos tecnológicos

• Son cuerpos que permiten el paso de la luz y que producto de la refracción de ella, permiten obtener imágenes con ciertas características dependiendo del tipo de lente que se use. Así, las lentes pueden clasificarse en: convergentes y divergentes.

Lente divergente Lente convergente

Los rayos refractados se separan Los rayos refractados se reúnen

Page 59: La luz

ELEMENTOS PRINCIPALES , de las lentes

• En toda lente podemos distinguir los siguientes elementos principales: Dos centros de curvatura ( C ), dos radios de curvatura ( r) , un eje principal, dos focos ( F ), y un centro óptico ( O ).

C Cr rOEje principal

OC Cr rEjeprincipal

F F

F F

Page 60: La luz

TIPOS DE LENTES, de acuerdo a su convergencia o divergencia

LENTES CONVERGENTE

Dobleconvexa

Planoconvexa

Meniscoconvexo

Page 61: La luz

TIPOS DE LENTES, de acuerdo a su convergencia o divergencia

LENTES DIVERGENTE

Doble cóncava

Plano Cóncava

Meniscocóncava

Page 62: La luz

Observación

Las lentes suelen representarse en la forma que indican las figuras. En la figura 1 una lente convergente. Las puntas de las flechas intenta indicar que estas lentes son más delgadas en los extremos. La figura 2 corresponde a una lente divergente, aquí las puntas de las flechas indican que éstas son más gruesas en los extremos.

Figura 1 Figura 2

Page 63: La luz

CONSTRUCCIÓN DE IMÁGENES, en lentes convergente y divergente

Nuevamente usamos los rayos notables. Aquí se distinguen los siguientes: Aquel que viaja paralelo al eje y se refracta pasando por el foco, el incide sobre el centro sin sufrir desviación, el que pasa por el foco y se refracta paralelo al eje. Con dos de ellos es suficiente para construir la imagen

Page 64: La luz

CONSTRUCCIÓN DE IMÁGENES, en lentes convergente

• Objeto entre el infinito y dos veces la distancia focal

Imagen real-invertida-igual tamaño

• Objeto entre dos veces la distancia focal y la distancia focal

Imagen real-invertida-mayor tamaño

Page 65: La luz

CONSTRUCCIÓN DE IMÁGENES, en lentes convergente

Objeto está sobre el foco:

No se obtiene imagen.

• Objeto entre el foco y el lente:

Imagen virtual- derecha- mayor.

Page 66: La luz

CONSTRUCCIÓN DE IMÁGENES, en lentes divergentes

Objeto entre infinito y centro

Imagen siempre virtual, derecha y menor.

Page 67: La luz

IMÁGENES EN LENTES, ecuaciones válidas

Usando semejanza de triángulos, se puede determinar las correspondientes ecuaciones para el aumento y la distancia en que se forma la imagen. Se define:

HO :altura del objeto y Hi altura de la imagen

d0 :distancia del objeto al centro óptico

di :distancia de la imagen al centro óptico

f :distancia focal

Hi

f

di

do

Ho

Page 68: La luz

IMÁGENES EN LENTES, Ecuaciones válidas

Ecuación para el aumento:

Las lentes producen imágenes cuyo tamaño dependerá entre otros factores de la distancia en que se encuentre el objeto. La relación entre el tamaño del objeto y la imagen se denomina aumento o ampliación del espejo, y viene dada por la expresión.

o

i

o

i

d

d

H

H=

Page 69: La luz

IMÁGENES EN LENTES, ecuaciones válidas

Convenio de signos do : siempre positiva

di : Positiva si la imagen es real y negativa si es virtual

f : positiva si la lente es convergente y negativa si es divergenteLente convergenteImagen real

Lente convergenteImagen virtual

Lente divergenteImagen virtual

Page 70: La luz

IMÁGENES EN ESPEJOS CURVOS: Ecuaciones válidas

Ecuación para la distancia

Si se aplica la semejanza de proporción a los triángulo formados por: los rayos notables, el objeto y la imagen, se puede llegar a establecer la ecuación de las lentes cuya expresión es:

io ddf

111 +=

Obs. recuerde el convenio de signos

Page 71: La luz
Page 72: La luz

PRISMA DE CARAS PARALELAS

En el prisma el rayo incide con un ángulo θ1 y se transmite al medio respectivo con ángulo de refracción θ2 . Si n1y n2 son los respectivos índices absolutos se cumple que: n1senθ1= n2 senθ2

n1>n2

θ1

θ2

Page 73: La luz

De igual modo, cuando el rayo emerge del prisma se cumple que n2senθ3= n1 senθ4

θ1

θ2θ3

θ4

θ2 = θ3

n1senθ1= n2 senθ2

n2senθ3= n1 senθ4

n1senθ1 = n1 senθ4

Luego θ1 = θ4

PRISMA DE CARAS PARALELAS

Page 74: La luz

PRISMA DE CARAS NO PARALELAS

En este caso, el rayo emergente no es paralelo al incidente. Esto puede demostrarse fácilmente aplicando nuevamente la ley de Snell.

θ1θ2

θ3

θ4

n1senθ1= n2senθ2

n2senθ3= n1senθ4

Page 75: La luz

CASOS ESPECIALES

Un prisma isósceles rectangular puede utilizarse para reflejar luz.Como el ángulo crítico del vidrio es menor de 45º se cumple que para ángulos un poco mayor se lleva a cabo la reflexión total interna.

90º

Page 76: La luz

n1senθ1= n2senθ2

Si el rayo incide con un ángulo tal que el rayo refractado se propaga paralelo a la base del prisma, entonces el rayo emerge del mismo con un ángulo de igual medida que el ángulo con que incide.

θ1 θ2 θ3

θ4

n2senθ3= n2senθ4

θ1= θ4

CASOS ESPECIALES

Page 77: La luz

DISPERSIÓN

Cuando la luz blanca se dirige desde el aire a otro medio transparente , se observa que la luz refractada exhibe una gama de colores denominado espectro de luz incidente. En el espectro siempre aparecen en posiciones opuestas el rojo y el violeta.

rojo

naranja

amarillo

verde

azul

índigo

violeta

Page 78: La luz

DISPERSIÓN

En un medio dispersivo, el índice de refracción difiere levemente para diferentes longitudes de onda. Para la luz roja que posee la mayor longitud de onda, se tiene el menor índice de refracción y por lo tanto es la que menos se desvía.¿ por qué sucede esto?...

ρ Desviación

Page 79: La luz

Sólo en el vacío la rapidez de la luz ( c ) es constante para cualquier longitud de onda. Pero para medios dispersivos, a cada longitud de onda le corresponde una rapidez determinada.Esas variaciones son pequeñas y serán más evidentes dependiendo de la capacidad dispersiva del medio.

DISPERSIÓN

Desviación

θ

Page 80: La luz

DISPERSIÓN

Esto lleva a concluir que un mismo medio presenta diferentes índices de refracción para cada longitud de onda. Recordemos que η=c/v, pero v=λf, luego η= c/ λf. Por eso la luz blanca se dispersa. El diamante, el cristal son muy buenos medios dispersivos

Page 81: La luz

APLICACIONES

Page 82: La luz

Consiste principalmente en dos lentes:

El objetivo: lente que proyecta una imagen ampliada del objeto observado hacia el ocular.

El ocular: lente que amplia la imagen producida por el objetivo.

Además de un tercer lente el cual tiene como función concentrar la luz en la muestra, por otro lado posee un espejo cóncavo el cual dirige la luz desde la fuente de poder hasta el condensador.El ocular y el objetivo son lentes convergentes situados en los extremos del tubo.

EL MICROSCOPIO

Page 83: La luz
Page 84: La luz

Al igual que el microscopio, esta compuesto principalmente por un ocular y un objetivo, pero además ocupan un par de prismas que pueden ser de dos tipos: de Porro o Roof. El objetivo de estos prismas es impedir que la imagen percibida por el ojo humano sea invertida.

Los prismas de Porro se ocupan principalmente en los larga vistas clásicos, mientras que los prismas Roof se colocan uno sobre otro y en los modelos más convencionales.

EL LARGA VISTA

Page 85: La luz

EL LARGA VISTA

Además poseen dos tipos de ajuste: uno central, que permite ajustar ambos lentes simultáneamente y el individual que permite ajustarlos por separado, acomodándose a la visión de la persona.

El ocular es un lente cóncavo más pequeño que el ocular, y éste es un lente convexo.

Page 86: La luz

Clásico. De Roof

Page 87: La luz

El telescopio Posee dos lentes convergentes, una llamada ocular y la otra objetivo, dos lentes biconvexas. Una más grande que la otra y nos da una imagen invertida y a la vez virtual.

Existen dos tipos de telescopio:

Refractor: Este capta la luz a través de un lente objetivo y luego la envía al ocular ubicado en el extremo inferior del tubo.

Reflector: (Newton): Este ocupa un lente parabólico ubicado al final del tubo y manda la luz rebotada en el espejo cóncavo hacia donde se encuentra el ocular.

EL TELESCOPIO

Page 88: La luz
Page 89: La luz

La miopía se caracteriza porque las personas afectadas por esta tienen problemas para ver objetos lejanos pero no así cercanos.

El ojo miope se caracteriza porque es más largo que el ojo normal, lo que produce que la imagen en vez de enfocarse en la retina se enfoca un poco antes de ésta.

Para la corrección de esta enfermedad se utilizan lentes bicóncavas, las cuales se divergen la luz antes de llegar a la cornea proyectando la imagen en la retina.

MIOPÍA

Page 90: La luz
Page 91: La luz

Las personas afectadas por esta enfermedad tienen, generalmente, problemas para ver objetos cercanos y no así los lejanos.

La hipermetropía a diferencia de la miopía se caracteriza porque el globo ocular es más corto que el de un ojo normal, por lo que la luz tiende a enfocarse detrás de la retina, produciendo una imagen borrosa.

Para corregir este defecto se emplean lentes biconvexas que convergen la luz antes de llegar al ojo, de esta manera la imagen puede ser enfocada en la retina.

HIPERMETROPÍA

Page 92: La luz
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Es un defecto refractivo que hace que los objetos, tanto cercanos como distantes, se vean borrosos y deformes.

Esto se produce principalmente porque la cornea en estos casos presenta una forma elíptica debido a que ésta es más curva en una dirección que en la otra, produciendo que la imagen sea enfocada en más de un punto trayendo como consecuencia, una mala visión.

Para corregir este defecto se ocupa un lente menisco cóncavo. Todas estas enfermedades se pueden corregir con cirugía láser también.

ASTIGMASTISMO

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