Bicentenario

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UNIDAD XIII

OPTICA

NATURALEZA Y PROPAGACIÓN DE LA LUZ

Actualmente se considera como cierto el hecho de que la luz parece tener una doble naturaleza:

a) Los fenómenos de propagación de la luz encuentran su mejor explicación dentro de la TEORÍA ONDULATORIA ELECTROMAGNÉTICA, donde la luz, son longitudes de onda extremadamente cortas, podrá ser reflejada, refractada, concentrada poruna lente, etc.
b) En fenómenos de acción mutua entre la luz y la materia, en procesos de absorción y emisión, responden a un fenómeno corpuscular (ej: emisión fotoeléctrica que es la expulsión de electrones de un conductor por la luz que incide sobre su superficie paneles solares); el mecanismo del fenómeno fotoeléctrico consiste en la transmisión de energía de un fotón a un electrón.
El fotónes un pequeño paquete de energía luminosa; es decir que la energía de un haz luminoso se concentra en pequeños paquetes o fotones.

Es importante aclarar que la moderna concepción corpuscular de la luz materializada en el fotón, indica que éste no es una partícula material que transporta energía, sino que es energía propiamente dicha y que, animado de grandísimas velocidades, se comporta comoun cuerpo material.
El ser humano puede percibir un millón de colores; sin embargo sólo percibe el 0,001% de la luz del universo ( ciertos animales ven colores que el ojo humano no percibe, en especial los ultravioletas)

ÓPTICA GEOMÉTRICA.

La acción mutua entre la luz y aquellos cuerpos que se hallan en su camino se exterioriza en los sucesivos cambios de dirección que sufren los rayosluminosos en determinados puntos de su trayectoria, ya sea por reflexión o refracción.
Esta manera de interpretar los procesos luminosos constituye la ÓPTICA GEOMÉTRICA.

V es la velocidad de propagación
y su disección es la dirección del rayo

La dirección de propagación de la onda es siempre perpendicular al frente de onda:

Con esta consideración se puede trabajar con ondaso con rayos, indistintamente.

LEYES DE REFLEXIÓN Y DE REFRACCIÓN DE LA LUZ.

Para estudiar estas leyes trabajamos primero con frentes de ondas, suponiendo que la fuente emisora está lo suficientemente alejada como para que los frentes de onda sean planos.

Leyes de Reflexión.

Si tenemos un espejo, aire y un frente de ondas:
[pic]Llamamos [pic] al ángulo de incidencia del tren de ondas sobre el espejo. En el instante t = 0, en que el frente de ondas toca en A al espejo, este punto se convierte en emisor secundario y así, como el frente de onda [pic] tarda un tiempo “t” en hacer llegar el punto B al espejo (punto C), durante ese tiempo cada punto del frente de onda [pic] que va tocando el espejo a lo largo de [pic], se vaconvirtiendo en otro centro emisor secundario; el último, lógicamente, es C (al llegar el B).
La distancia [pic]es igual a v1 . t

Desde el momento t = 0, desde A parte otro frente de onda que en el tiempo “t” está en CD, a una distancia [pic] = v1 . t
Por lo tanto los triángulos [pic] y [pic] son iguales, por tener el lado [pic]común y los lados AD = BC = v . t y además son rectángulos; entoncesel ángulo [pic] (triángulos iguales se implica ángulos iguales).

Primera Ley de Reflexión: “El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión”

[pic]
Segunda Ley de Reflexión : “El rayo incidente, el reflejado y la normal al punto de incidencia están en un mismo plano”.

Ambas leyes se demuestran experimentalmente con el DISCO de HARTL que consiste en lo siguiente:
Es un disco decartón graduado que puede girar respecto de un eje situado en su centro; adosado al eje se coloca un espejo plano que forma con el disco un diedro recto (son dos semiplanos que parten de una misma recta y, en este caso, están a 90º).
En el disco se traza la normal al espejo que pasa por el eje y cuando hacemos llegar un rayo de luz al espejo, con la precaución de que su trayectoria quede...
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