Optica Laboratorio De Fisica
Páginas: 9 (2160 palabras)
Publicado: 12 de abril de 2012
1. El espectro electromagnético y la luz visible.
El espectro electromagnético se refiere a la distribución energética del conjunto de las ondas electromagnéticas. Se extiende desde la radiación de menor longitud de onda, como los rayos gamma y los rayos X, comprendiendo la luz ultravioleta, la luz visible y los rayos infrarrojos, hasta las ondas electromagnéticas de mayor longitud de onda,tal como las ondas de radio.
La luz visible se define como la radiación electromagnética a la cual el ojo es sensible. Normalmente los seres humanos observan la radiación cuyas longitudes de onda van desde 400 a 700nm. (Resnick, 2009)
Figura 1: Espectro electromagnético.
Cuando la luz encuentra un obstáculo, su trayectoria cambia de dirección. Dependiendo del tamaño del obstáculo “a” conrespecto a la longitud de onda “λ” , son posibles dos situaciones:
a) a>> λ: El obstáculo es mucho más grande que la longitud de onda. El comportamiento de la luz se puede estudiar desde el punto de vista de frente de ondas o de rayos.
b) a ~ λ: El obstáculo es comparable con la longitud de la onda. Se producen los fenómenos de difracción e interferencia. (Ramírez y Gutiérrez, 2011)1. Reflexión y refracción de la luz.
Cuando un haz de luz incide sobre una superficie divisora de dos medios (en los cuales la luz tiene índices de propagación distintos), una parte del haz luminoso se refracta y otra parte del haz se refleja.
Figura 2: Reflexión y refracción de la luz.
Ley de reflexión.
La figura 2 muestra un rayo incidente en una superficie lisa, éste rayo incidecon un ángulo θ₁, llamado ángulo de incidencia, el cual se mide con respecto a la línea normal a la superficie lisa. Mediante el principio de Superposición de Huygens que el rayo reflejado por la superficie tiene un ángulo de reflexión igual al ángulo incidente. Es decir:
θ₁ = θ₁
Ley de refracción.
La refracción de la luz se refiere al cambio de dirección y velocidad que experimenta un rayo deluz al atravesar una frontera entre dos medios. En la figura 2 se muestra un rayo incidente que al pasar de un medio a otro, cambia de dirección y también de velocidad puesto que los medios tienen distinto índice de propagación de la luz “n”. Con el Principio de Huygens o de Fermat, se puede demostrar que la relación entre ángulos de incidencia y refracción está dada por la Ley de Refracción oLey de Snell. De forma que:
n₁sinθ₁ =n₂sinθ₂
Donde el índice de refracción “n” está relacionado con la velocidad de la luz en el vacío “c” y la velocidad en el medio respectivo “v”. (Ramírez y Gutiérrez, 2011)
n= cv
Reflexión interna total.
La figura 3 muestra un rayo que incide sobre una interfaz agua-aire. Conforme aumenta el ángulo de incidencia θ₁, se llega a una situación donde el rayorefractado a punta a lo largo de la superficie, con un ángulo de refracción de 90°, el ángulo que produce ésta condición es llamado ángulo crítico. En los ángulos de incidencia más grandes que este ángulo crítico, no existen rayos refractados, por lo cual se da una reflexión interna total. El ángulo crítico se obtiene a partir de:
θc=sen¯¹n₂n₁
El seno de un ángulo no puede ser mayor que launidad, por lo cual es necesario tener n₂₁<n₁. Ello indica que la reflexión interna total no puede ocurrir cuando la luz incidente está en el medio con menor índice de refracción. (Resnick, 2009)
Figura 3: Reflexión interna total.
2. Ley de los espejos y las lentes esféricas.
Los espejos y las lentes delgadas constituyen dispositivos donde ocurre reflexión y refracción de la luz debido ala forma de sus superficies. Los espejos presentan una superficie esférica para la reflexión de los rayos de luz incidente, mientras que las lentes delgadas presentan dos superficies en las que puede haber refracción de los rayos de luz incidentes. Se pueden obtener distintos efectos, por lo cual se clasifican en dispositivos convergentes y divergentes.
a) Convergentes o cóncavo: Al recibir...
El espectro electromagnético se refiere a la distribución energética del conjunto de las ondas electromagnéticas. Se extiende desde la radiación de menor longitud de onda, como los rayos gamma y los rayos X, comprendiendo la luz ultravioleta, la luz visible y los rayos infrarrojos, hasta las ondas electromagnéticas de mayor longitud de onda,tal como las ondas de radio.
La luz visible se define como la radiación electromagnética a la cual el ojo es sensible. Normalmente los seres humanos observan la radiación cuyas longitudes de onda van desde 400 a 700nm. (Resnick, 2009)
Figura 1: Espectro electromagnético.
Cuando la luz encuentra un obstáculo, su trayectoria cambia de dirección. Dependiendo del tamaño del obstáculo “a” conrespecto a la longitud de onda “λ” , son posibles dos situaciones:
a) a>> λ: El obstáculo es mucho más grande que la longitud de onda. El comportamiento de la luz se puede estudiar desde el punto de vista de frente de ondas o de rayos.
b) a ~ λ: El obstáculo es comparable con la longitud de la onda. Se producen los fenómenos de difracción e interferencia. (Ramírez y Gutiérrez, 2011)1. Reflexión y refracción de la luz.
Cuando un haz de luz incide sobre una superficie divisora de dos medios (en los cuales la luz tiene índices de propagación distintos), una parte del haz luminoso se refracta y otra parte del haz se refleja.
Figura 2: Reflexión y refracción de la luz.
Ley de reflexión.
La figura 2 muestra un rayo incidente en una superficie lisa, éste rayo incidecon un ángulo θ₁, llamado ángulo de incidencia, el cual se mide con respecto a la línea normal a la superficie lisa. Mediante el principio de Superposición de Huygens que el rayo reflejado por la superficie tiene un ángulo de reflexión igual al ángulo incidente. Es decir:
θ₁ = θ₁
Ley de refracción.
La refracción de la luz se refiere al cambio de dirección y velocidad que experimenta un rayo deluz al atravesar una frontera entre dos medios. En la figura 2 se muestra un rayo incidente que al pasar de un medio a otro, cambia de dirección y también de velocidad puesto que los medios tienen distinto índice de propagación de la luz “n”. Con el Principio de Huygens o de Fermat, se puede demostrar que la relación entre ángulos de incidencia y refracción está dada por la Ley de Refracción oLey de Snell. De forma que:
n₁sinθ₁ =n₂sinθ₂
Donde el índice de refracción “n” está relacionado con la velocidad de la luz en el vacío “c” y la velocidad en el medio respectivo “v”. (Ramírez y Gutiérrez, 2011)
n= cv
Reflexión interna total.
La figura 3 muestra un rayo que incide sobre una interfaz agua-aire. Conforme aumenta el ángulo de incidencia θ₁, se llega a una situación donde el rayorefractado a punta a lo largo de la superficie, con un ángulo de refracción de 90°, el ángulo que produce ésta condición es llamado ángulo crítico. En los ángulos de incidencia más grandes que este ángulo crítico, no existen rayos refractados, por lo cual se da una reflexión interna total. El ángulo crítico se obtiene a partir de:
θc=sen¯¹n₂n₁
El seno de un ángulo no puede ser mayor que launidad, por lo cual es necesario tener n₂₁<n₁. Ello indica que la reflexión interna total no puede ocurrir cuando la luz incidente está en el medio con menor índice de refracción. (Resnick, 2009)
Figura 3: Reflexión interna total.
2. Ley de los espejos y las lentes esféricas.
Los espejos y las lentes delgadas constituyen dispositivos donde ocurre reflexión y refracción de la luz debido ala forma de sus superficies. Los espejos presentan una superficie esférica para la reflexión de los rayos de luz incidente, mientras que las lentes delgadas presentan dos superficies en las que puede haber refracción de los rayos de luz incidentes. Se pueden obtener distintos efectos, por lo cual se clasifican en dispositivos convergentes y divergentes.
a) Convergentes o cóncavo: Al recibir...
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