óptica geométrica

Tabla de Contenidos



I. Objetivos
Objetivo general
1. Estudiar el comportamiento físico de los rayos luminosos al reflejarse en espejos planos.
2. Estudiar el comportamiento físico de los rayos luminosos al refractarse en lentes.
Objetivos específicos
1. Demostrar experimentalmente las leyes de la reflexión y refracción de la luz.
2. Determinar el índice de refracción de uno o máslentes.
II. Marco Teórico
Se llama luz a la parte de la radiación electromagnética (el cual es un tipo de campo electromagnético variable, es decir, una combinación de campos eléctricos y magnéticos oscilantes, que se propagan a través del espacio transportando energía de un lugar a otro) que puede ser percibida por el ojo humano.
La reflexión es el cambio de dirección de un rayo o una ondaque ocurre en la superficie de separación entre dos medios, de tal forma que regresa al medio inicial. Ejemplos comunes son la reflexión de la luz, el sonido y las ondas en el agua.
Leyes de la reflexión regular y especular
Cuando la superficie reflectante es muy lisa ocurre una reflexión de luz llamada especular o regular. Para este caso las leyes de la reflexión son las siguientes:
1. El rayoincidente, el rayo reflejado y la recta normal, deben estar en el mismo plano (mismo medio), con respecto a la superficie de reflexión en el punto de incidencia.
2. El ángulo formado entre el rayo incidente y la recta normal es igual al ángulo que existe entre el rayo reflejado y la recta normal.
θi = θr

La refracción es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un mediomaterial a otro. Sólo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si éstos tienen índices de refracción distintos. La refracción se origina en el cambio de velocidad de propagación de la onda.
Cuando un rayo se refracta al pasar de un medio a otro, el ángulo de refracción con el que entra es igual al ángulo en que sale al volver a pasar de esemedio al medio inicial.
Este fenómeno (refracción) se produce cuando la luz pasa de un medio de propagación a otro con una densidad óptica diferente, sufriendo un cambio de rapidez y un cambio de dirección si no incide perpendicularmente en la superficie. Esta desviación en la dirección de propagación se explica por medio de la ley de Snell. Esta ley, así como la refracción en medios no homogéneos,son consecuencia del principio de Fermat, que indica que la luz se propaga entre dos puntos siguiendo la trayectoria de recorrido óptico de menor tiempo.


Por otro lado, la velocidad de la penetración de la luz en un medio distinto del vacío está en relación con la longitud de la onda y, cuando un haz de luz blanca pasa de un medio a otro, cada color sufre una ligera desviación. Este fenómenoes conocido como dispersión de la luz. En la refracción se cumplen las leyes deducidas por Huygens que rigen todo el movimiento ondulatorio:
* El rayo incidente, el reflejado y el refractado se encuentran en el mismo plano.
* Los ángulos de incidencia y reflexión son iguales, entendiendo por tales los que forman respectivamente el rayo incidente y el reflejado con la perpendicular (llamadaNormal) a la superficie de separación trazada en el punto de incidencia.
La velocidad de la luz depende del medio que atraviese, por lo que es más lenta cuanto más denso sea el material y viceversa. Por ello, cuando la luz pasa de un medio menos denso (aire) a otro más denso (cristal), el rayo de luz es refractado acercándose a la normal y por tanto, el ángulo de refracción será más pequeño que elángulo de incidencia. Del mismo modo, si el rayo de luz pasa de un medio más denso a uno menos denso, será refractado alejándose de la normal y, por tanto, el ángulo de incidencia será menor que el de refracción.

Índice de refracción
Es la relación entre la velocidad de propagación de la onda en un medio de referencia (por ejemplo el vacío para las ondas electromagnéticas) y su velocidad en el...