Optica fisica

Óptica geométrica. Se basa en el concepto de rayo y en la naturaleza corpuscular de la luz (Newton s. XVII):
– La luz está formada por partículas que viajan en línea recta a gran velocidad
– Utiliza las leyes de la reflexión y de la refracción
– No estudia la energía asociada a la luz => No explica las interferencias, la difracción y la polarización.
• La óptica física se basa en la teoríaondulatoria de la luz:
– Propuesta por Huygens (s. XVII) y confirmada por Young (hacia
1804) y desarrollada por Fresnel.
– Maxwell (XIX) admite que la luz es una onda electromagnética que se propaga en el éter (fluido transparente que llena todo incluso el vacío)
• Einstein (1905) admite que las ondas electromagnéticas se propagan en el vacío sin necesidad del éter.

Teoría ondulatoriade la luz:
• Supone que la luz es una onda electromagnética (transversal); producida por la perturbación de campos eléctricos y magnéticos, que viaja en cualquier medio; incluso en el vacío.
• Utiliza los conceptos: amplitud, frecuencia, longitud de onda, velocidad de propagación, frente de onda y dirección de propagación.
• Se basa en el Principio de Huygens ....
• Los frentes de onda sonesferas concéntricas, alrededor del foco origen de la onda.
• Explica los fenómenos: reflexión, refracción, interferencias, difracción y polarización.

2. Interferencias luminosas
(*) Requisitos para que se produzcan:
• Los focos deben se coherentes (diferencia de fase Cte)
• Ondas monocromáticas (de una sola λ)
• La mayoría de las fuentes luminosas habituales no son coherentes: la luzse produce en los átomos en forma de pequeños paquetes de ondas (fotones) cuya fase es aleatoria.
(*) Experiencia de la doble rendija de Young (1801-1803):
• Permitió erradicar el modelo corpuscular de la luz.
• Utilizó luz monocromática que atravesaba dos rendijas (las ondas que salen de ambas rendijas son coherentes) y después interfería sobre una pantalla formando franjas claras y oscuras.• Si la luz estuviera formada por partículas: zona oscura, zona de penumbra y zona brillante (figuras pág. 294).
• Young observó zonas brillantes y oscuras alternándose (hacer dibujo en la pizarra y ver fotocopia)
Como en la interferencia de cualquier onda, se observan máximos y mínimos de amplitud:
a. Interferencia constructiva.
• Se produce cuando las ondas están en fase.
• Las amplitudesse suman y la intensidad es máxima => zonas más brillantes (franjas claras).
• Se cumple: |x 1 – x 2 | = n λ (n = 0, 1, 2, 3, ...)
b. Interferencia destructiva
• Se produce cuando las ondas están en oposición de fase
• Las amplitudes se restan y la intensidad es mínima => zonas más oscuras (incluso nulas) (franjas oscuras).
• Se cumple: |x 1 – x 2 | = (2n + 1) λ/2 (n = 0, 1, 2, ...)
• A nse le llama orden interferencial.
• La franja brillante central corresponde a n = 0; el primer máximo por encima y por debajo de la franja central corresponde a n = 1; etc.3. Difracción de la luz
3. Difracción de la luz
• Fue descubierta por Grimaldi (s. XVII)
• (*) Se produce al hacer pasar un rayo de luz por un rendija o incidir sobre un obstáculo cuyas dimensiones sean próximas a λ (figurapág. 296).
• Fenómenos cotidianos: las estrellas y bombillas alejadas se ven estrelladas por la difracción de la luz en las pequeñas irregularidades en la pupila del ojo; farola en la niebla o través de un cristal empañado.
• Es un fenómeno típico de las ondas y no de las partículas.
• Se obtienen figuras de interferencia (ondas que atraviesan por el centro y las emitidas por los bordesu obstáculos).

4. Polarización de la luz
• Descubierta en 1679 por Erasmus Bartholin: las imágenes obtenidas al atravesar en un cristal de calcita son dobles. (fig. pág
298).
• Al atravesar la luz ciertas láminas o cristales transparentes "se pierde luz" y al colocar dos de estas láminas giradas 90º se extingue la luz (ver fig. 46.7 de las fotocopias).
• Simulación
• (*) La...