Optica 1

LECCIÓN 8: ÓPTICA GEOMÉTRICA I.
DIOPTRIOS Y ESPEJOS.

OBJETIVOS
Introducir la Óptica como parte de la Física.
Delimitar el campo de validez de la Óptica
geométrica e introducir sus leyes
fundamentales.
Analizar la formación de imágenes a través de
sistemas ópticos sencillos.

CONTENIDOS.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.

Introducción: Naturaleza de la luz.
Conceptos fundamentales.
Leyes fundamentalesde la reflexión y refracción.
Principio de Fermat: camino óptico.
Formación de imágenes.
La óptica bajo aproximación paraxial.
Invariante de Abbe.
Imágenes formadas por reflexión y refracción.
Sistemas ópticos con superficies planas: láminas
planoparalelas y prismas.

BIBLIOGRAFÍA.

P. A. Tipler, “Física”, Vol. II, Reverté, 2005.
F.W. Sears, M.W. Zemansky, “Física
Universitaria”,Addison-Wesley, 2004.
J. Casas , “Óptica”, Universidad de Zaragoza,
1985.
E. Hecht “Óptica”, Addison-Wesley, 2000.

1.INTRODUCCIÓN:
NATURALEZA DE LA LUZ.

Óptica:
Estudia la generación, propagación de la luz y su
interacción con la materia

Luz:
Energía radiante, capaz de
estimular el proceso de la visión
(región  =380nm -760nm del
espectro electromagnético)

380 nm

760 nm

Modelos Corpusculares.

Newton(1704):
“Óptica”Asume la teoría de Descartes.
Requiere caire < cagua
Estudia los fenómenos de dispersión.
Construye el primer telecopio reflector.

Modelos Ondulatorios.

Grimaldi (1665):
“Experiencia de Grimaldi”
Contradice los modelos corpusculares

d

Modelos Ondulatorios.

Huygens (1690):
Primer modelo ondulatorio
“Cada punto de un frente de
onda primario sirve como foco
de
ondaselementales
secundarias que avanzan con
una velocidad y frecuencia
igual a la de la onda primaria.
El frente de onda primario, al
cabo de un cierto tiempo, es la
envolvente de estas ondas
elementales.”

Modelos Ondulatorios.

Young (1773-1829):
“Experiencia de la doble rendija”
Contradice los modelos corpusculares
Postula el carácter transversal de las
ondas luminosas

Fresnel (1788-1827):
“Formalismomatémático casi
completo del modelo ondulatorio”

Modelos Ondulatorios.

Foucault (1850):
“Mide la velocidad de la luz en el agua
comprueba que es menor que en el aire”

Maxwell (1864)
Hertz (1888):
“Introducen el carácter
electromagnético de la luz”

Óptica actual.

Einstein (1905) (Relatividad)
Efecto fotoeléctrico.

Planck (1900) (Física Cuántica)
Maiman (1960) Construye el Láser.

2. CONCEPTOSFUNDAMENTALES.

Óptica Geométrica:

Propagación de la luz.

Objeto de estudio: determinar la trayectoria de la energía
radiante a través de distintos medios, o cómo disponer éstos de
modo que la propagación se ajuste a determinadas trayectorias.
Estudia la formación de imágenes basándose
en las leyes de la reflexión y refracción.

Excluiremos:

Transparentes

Absorción

Medios

Difusión

 rugosidades

Opacos

Conceptos fundamentales.

Rango de validez de la Óptica Geométrica:
<< Dimensiones de superficies y discontinuidades que se
encuentra en su propagación

Conceptos
Rayo Luminoso (Caracteriza la trayectoria)
Índice de refracción (Caracteriza el medio)

Conceptos fundamentales.

Rayo Luminoso
Líneas del espacio correspondientes a la
dirección del flujo de la energía radiante
Cono deluz

Haz de luz

Índice de refracción

c
n
v

c, velocidad de la luz en el vacío
v, velocidad de la luz en el medio
nagua=1.33; nvidrio=1.5; ndiamante=2.4
n1

 Homogéneos e isótropos
 Anisótropos
 Heterogéneos

Conceptos
fundamentales.

Vacío
n=cte
Lentes ópticas
Cristales cúbicos

n, depende de la

Todas las sustancias
dirección
cristalinas excepto
cúbicas

Aire
n varía de un punto a otron=n()

“dispersión cromática”

3. Leyes de la reflexión y refracción

aire
n1
n2
vidrio

 Los rayos incidente,
reflejado y refractado
y la normal están
contenidos en el plano
de incidencia
 Ley de la reflexión
 Ley de la refracción
n1 sen 1 n2 sen  2

Ley de Snell

4. Principio de Fermat
B

Camino óptico

S
A

( L) n s

S= trayectoria que sigue la luz
para ir de un punto a otro

B...