Óptica

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OPTICA GEOMÉTRICA
El tratamiento en forma de los rayos, que se conoce generalmente como óptica geométrica. La óptica geométrica se ocupa de las trayectorias de los rayos luminosos, despreciando los efectos de la luz como movimiento ondulatorio, como las interferencias. Estos efectos se pueden despreciar cuando el tamaño la longitud de onda es muy pequeña en comparación de los objetos que la luzencuentra a su paso y que son producidas por refracción o por reflexión de la luz.

REFLEXIÓN ÓPTICA
Cuando un rayo de luz que se propaga a través de un medio homogéneo encuentra en su camino una superficie bien pulida, se refleja en ella siguiendo una serie de leyes. Este fenómeno es conocido como reflexión regular o especular.

Se llama plano de incidencia al plano formado por el rayoincidente y la normal (es decir, la línea perpendicular a la superficie del medio) en el punto de incidencia. El ángulo de incidencia es el ángulo entre el rayo incidente y la normal. El ángulo de reflexión es el que se forma entre el rayo reflejado y la misma normal.

La reflexión es el cambio de dirección de un rayo o una onda que ocurre en la superficie de separación entre dos medios, de tal formaque regresa al medio inicial. Ejemplos comunes son la reflexión de la luz, el sonido y las ondas en el agua.

REFRACCIÓN ÓPTICA
La luz se propaga en línea recta a velocidad constante en un medio uniforme. Si cambia el medio, la velocidad cambiara y la luz viajará en línea recta a lo largo de una nueva trayectoria. La desviación de un rayo de luz cuando pasa oblicuamente de un medio a otro sele conoce como refracción. El fundamento de la refracción se ilustra en la figura 1-1 para el caso de una onda que se propaga del aire al agua.
El ángulo θi que se forma entre el haz incidente y la normal a la superficie se conoce como el ángulo de incidencia. Al ángulo θr formado entre el haz refractado y la normal se le llama ángulo de refracción.
La refracción explica fenómenos cotidianoscomo la aparente distorsión de los objetos que se sumergen en el agua parcialmente. En la figura 1-2a la varilla parece reflexionarse en la superficie del agua; y el pez de la figura 1-2b parece estar más cerca de la superficie de lo que en realidad se encuentra.

Figura 1-1 Refracción de un frente de onda en la frontera entre dos medios

Figura 1-2 La refracción es la causante de ladistorsión de estas imágenes. (a) La varilla parece estar reflexionada. (b) Este pez parece más cerca de la superficie de lo que está en realidad

Índice de refracción
La velocidad de la luz dentro de una sustancia material es generalmente menor que la velocidad en el espacio libre, donde es 3 x 108 m/s. En el agua la velocidad de la luz es casi 2.25 x 108 m/s, la cual es casi equivalente a las trescuartas partes de su velocidad en el aire. La luz viaja aproximadamente a dos tercios de esa velocidad en el vidrio, o sea a unos 2 x 108 m/s. La relación de la velocidad de la luz c en el vacío entre la velocidad v de la luz en un medio particular se llama el índice de refracción n para ese, material.

El índice de refracción n de un material particular es la razón de la velocidad de la luz en elespacio libre con respecto a la velocidad de la luz a través del material.
C
V

n = Índice de refracción (1-a)
Tabla 1ª Índice de refracción de la luz amarilla, con longitud de onda de 589 mm |
Sustancia | n | sustancia | n |
Benceno | 1.5 | Glicerina | 1.47 |
Disulfuro de carbono | 1.63 |Hielo | 1.31 |
Diamante | 2.42 | Cuarzo | 1.54 |
Alcohol etílico | 1.36 | Sal de roca | 1.33 |
Fluorita | 1.43 | Agua | 1.92 |
Vidrio | | Circón |   |
Crown | 1.52 |   |   |
Flint (de roca) | 1.63 |   |   |






El índice de refracción es una cantidad adimensional y generalmente es mayor que la unidad. Para el agua, n = 1.33, y para el vidrio, n = 1.5....
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