Optica

Tema: ÓPTICA

Introducción.

A fines del siglo XVII se plantearon dos teorías para explicar la naturaleza de la luz, la teoría de partículas (corpuscular) y la teoría ondulatoria. Quien apoyaba firmemente la teoría corpuscular fue Sir Isaac Newton. La teoría ondulatoria fue desarrollada por Christian Huygens, matemático y científico holandés, 13 años mayor que Newton.

Cada teoría tratabade explicar las características de la luz observadas entonces, esas tres principales características son:

1. Propagación rectilínea. La luz viaja en línea recta.
2. Reflexión. Cuando la luz incide sobre una superficie lisa, aquella retorna al medio original.
3. Refracción. La trayectoria de la luz cambia cuando entra en un medio transparente.
La investigación sobre la naturaleza de la luzaún continúa, pero los experimentos muestran que algunas veces se comporta como partículas y otras como ondas.
La teoría moderna sostiene que la luz es radiación electromagnética y que su energía radiante es transportada en fotones a lo largo de un campo de onda.

Definición de óptica.

La óptica (del griego οπτομαι optomai, ver) es la rama de la física que estudia el comportamiento de la luz,sus características y sus manifestaciones. Abarca el estudio de la reflexión, la refracción, las interferencias, la difracción, la formación de imágenes y la interacción de la luz con la materia. Estudia la luz, es decir como se comporta la luz ante la materia.

Óptica Geométrica.
Imágenes en espejos planos.
La reflexión de un objeto en un espejo plano obedece las siguientes leyes, llamadasleyes de reflexión de la luz, las cuales describen completamente al fenómeno, y son las siguientes:

a) El rayo incidente, el reflejado y la normal a la superficie reflectante en el punto de incidencia, están en el mismo plano.
b) El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión, siendo medidos ambos ángulos respecto de la normal.

Imágenes en espejos esféricos.

Un espejo cóncavo tienela particularidad que si un haz paralelo de luz incide a lo largo de su eje óptico, al reflejarse converge hacia un punto que es el foco del espejo; la distancia del espejo al foco es la distancia focal.

Un objeto luminoso, colocado a cualquier distancia frente al espejo, deberá dar una imagen que será real o virtual, según si el objeto está a distancia mayor o menor que el foco.

Enespejos convexos, las imágenes de objetos reales son siempre virtuales.

Refracción de la luz.

El fenómeno de la refracción se presenta en las ondas al pasar de un medio a otro, en donde su velocidad de propagación es diferente, y se manifiesta por el cambio de dirección, el cual depende tanto de las propiedades de los medios como del ángulo con que incide en la superficie de separación entreellos.

La Ley de Snell está dada por la relación:

Sen i /sen r = n / n´

Donde I es el ángulo de incidencia, r el de refracción, n´ el índice de refracción del primer medio y n el del segundo.

En el caso de que el primer medio sea el vacío o aire, la relación se simplifica, ya que n´ = 1; por lo tanto:

Sen i / sen r = n.

Prisma de reflexión.

Como lo predice la Ley de Snell para larefracción, un rayo de luz que viaja de un medio más denso a otro menos denso, después de un cierto ángulo de incidencia, la luz no se refracta, sino que se refleja totalmente.

Los prismas de reflexión se basan en este principio.

Distancia Focal en modelos de lentes.

Los modelos de lentes se utilizan para observar el comportamiento de los rayos luminosos que cruzan una lente.

Sistemade lentes esféricas.

Para obtener una imagen de un objeto por medio de una lente, no siempre es necesario que el objeto sea un cuerpo verdadero, como lo es una transparencia, sino que puede ser otra imagen formada por otra lente o sistema de lentes. Es este el caso de instrumentos ópticos tales como microscopios, telescopios, etc., que emplean por lo menos un par de lentes para su forma más...