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La Luz: Una Onda electromagnética Dep. de Física y Química I.e.s.Dr. Rodríguez Delgado Cargas aceleradas producen ondas electromagnéticas. Durante la propagación.

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1 La Luz: Una Onda electromagnética Dep. de Física y Química I.e.s.Dr. Rodríguez Delgado Cargas aceleradas producen ondas electromagnéticas. Durante la propagación de la onda, el campo eléctrico (rayas rojas) oscila en un eje perpendicular a la dirección de propagación. El campo magnético (rayas azules) también oscila pero en dirección perpendicular al campo eléctrico. La velocidad de la luz es de Kilómetros/segundo. A esta velocidad: - se le da la vuelta entera a la Tierra en 20 milisegundos. - se viaja a la Luna en 1,3 segundos. - se llega al Sol en 8 minutos 19 segundos. - se llega a la estrella más cercana en en 4,2 años.

2 Dispersión de la luz Dep. de Física y Química I.e.s.Dr. Rodríguez Delgado Esto es debido a que la velocidad de la luz en un medio cualquiera varía con la longitud de onda (el índice de refracción de un medio y por tanto la velocidad de la luz en el mismo depende de la longitud de onda. Cada color tiene una longitud de onda distinta). Así, para un mismo ángulo de incidencia, la luz se refracta con ángulos distintos para diferentes colores. Uno de los fenómenos de la luz natural es su descomposición en todos los colores del arco iris, desde el rojo hasta el violeta, cuando se refracta a través de algún material de vidrio, este fenómeno recibe el nombre de dispersión.

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4 Espectro de la luz Dep. de Física y Química I.e.s.Dr. Rodríguez Delgado Radiación ultravioleta La radiación ultravioleta (UV) que provienen del Sol, la mayor parte está bloqueada por la atmósfera de la Tierra, pero algunos logran pasar. La radiación UV ayuda a que las plantas crezcan, y a crear vitamina D en los humanos. Sin embargo, demasiada cantidad de UV puede causar quemaduras y cáncer de piel, cataratas, y también puede dañar a las plantas Radiación de Rayos x Los Rayos x viajan a través de materiales como el tejido de la piel y órganos, pero rebota contra huesos sólidos. Es por esto que los médicos los usan para tomar fotografías de los huesos. Radiación Gamma Los rayos gamma tienen longitudes de onda más cortas de cualquier otro tipo de radiación. Hay diferentes tipos de energía provenientes del Sol. Todos los tipos de energía forman parte del espectro electromagnético. Generalmente el espectro se divide en siete partes :

5 Espectro de la luz II Dep. de Física y Química I.e.s.Dr. Rodríguez Delgado Ondas de radio : Estas ondas se usan para hacerte llegar las melodías de tus estaciones de radio favoritas, pero también son un tipo de radiación que proviene del Sol. Microondas: Las microondas pueden ser usadas para estudiar al Universo, comunicarse con satélites y cocinar palomitas de maíz Radiación Infrarroja: Los instrumentos sobre los satélites, que detectan plantas, tipos de rocas y características de la atmósfera, usan radiación infrarroja. Radiación visible: Esta es la parte del espectro electromagnético que las personas pueden ver. Incluye todos los colores del arcoiris los cuales, cuando se combinan, dan origen a la luz blanca.

6 Reflexión de la luz Dep. de Física y Química I.e.s.Dr. Rodríguez Delgado Medio 1 n 1 Medio 2 n 2 Rayo incidente Rayo Reflejado ir Leyes de Snell de la reflexión: 1.Los rayos incidente, reflejado, los ángulos incidente, reflejado, la normal están en el mismo plano. 2.El ángulo de incidencia y el reflejado son iguales. i = r n= c/v c= m/s N En el vacío la velocidad de las radiaciones luminosas no depende de la longitud de onda de éstas, sino que es constante. Sin embargo en los medios materiales sí depende de ella. La frecuencia de las radiaciones luminosas es igual en el vacío que en los medios materiales, no así las longitudes de ondas. (Es debido al cambio de valor de la velocidad de dichas radiaciones según el medio).

7 Refracción de la luz Dep. de Física y Química I.e.s.Dr. Rodríguez Delgado Rayo Incidente Rayo Refractado i r N Medio 1 n 1 Medio 2 n 2 Leyes de Snell de la refracción: 1.Los rayos incidente, reflejado, los ángulos incidente, reflejado, la normal están en el mismo plano. 2.Se cumple la siguiente relación: n 1 sen i = n 2 sen r n 1 = c/v 1 n 2 = c/v 2 r

8 Reflexión Total Dep. de Física y Química I.e.s.Dr. Rodríguez Delgado Aire n 1 Vidrio n 2 i1i1 r1r1 i2i2 r2r2 r 3 =90º i3i3 n 1

9 Difracción Dep. de Física y Química I.e.s.Dr. Rodríguez Delgado La teoría de la difracción de la luz nos enseña que la imagen que da un punto luminoso no es un punto sino una mancha circular brillante rodeada de anillos concéntricos que alternan entre oscuros y luminosos cada vez más apagados. La difracción se produce cuando la longitud de onda de una onda es de un tamaño similar a los obstáculos o a las rendijas. Las ondas de mayor longitud de onda se difractan más. Esto explica por qué no es usual observar la difracción de la luz: la longitud de las ondas de la luz es sumamente pequeña, pequeñísima comparada con el tamaño de los objetos que nos rodean. Como resultado de la difracción de la luz, los contornos de las sombras pierden su nitidez; la frontera entre luz y sombra deja de ser clara. En la zona del borde aparecen franjas claras y oscuras, como se ilustra en las figuras.

10 Propagación de la luz en medios anisótropos

11 Polarización de una onda Propiedad de las ondas transversales: La vibración es perpendicular a la dirección de propagación Se define la dirección de polarización como la dirección de vibración del campo eléctrico E Dep. de Física y Química I.e.s.Dr. Rodríguez Delgado Fuente puntual: Ondas polarizadas (antenas..) Muchas fuentes: Ondas no polarizadas (sol..)

12 Polarización lineal La vibración se mantiene fija respecto a una línea fija en el espacio Dep. de Física y Química I.e.s.Dr. Rodríguez Delgado Onda que se propaga en dirección X y está polarizada linealmente en dirección Y

13 Polarización Elíptica o Circular El vector campo eléctrico va cambiando en el tiempo describiendo elipses o circunferencias Dep. de Física y Química I.e.s.Dr. Rodríguez Delgado Onda polarizada circularmente que se propaga en dirección X. El campo E es una superposición de un campo vibrando en dirección Y y otro en dirección Z

14 Polarización por absorción: filtros polarizadores Un polarizador ideal deja pasar el 100% de la luz incidente en dirección de su eje de transmisión y bloquea toda la luz que incide vibrando en la dirección perpendicular Dep. de Física y Química I.e.s.Dr. Rodríguez Delgado

15 Ley de Malus Cuando la luz natural incide sobre un polarizador, la intensidad transmitida es la mitad de la incidente Al pasar por un segundo polarizador que forma un cierto ángulo con el primero Dep. de Física y Química I.e.s.Dr. Rodríguez Delgado Recordad que la intensidad es proporcional al cuadrado del Campo eléctrico

16 La Luz: Formación de imágenes Dep. de Física y Química I.e.s.Dr. Rodríguez Delgado

17 f f y y Lentes convergentes I Objeto real antes del foco Imagen real e invertida

18 f f y y Lentes convergentes II Objeto real en el foco No se forma imagen

19 f f y y Lentes convergentes III Objeto real a la derecha del foco Imagen virtual y mayor

20 f y y Lentes divergentes IV Objeto real antes del foco Imagen virtual f

21 Dirección applets: Dep. de Física y Química I.e.s.Dr. Rodríguez Delgado o sicaInteractiva/OptGeometrica/EspejoPlano/EspejoCurvo/Appl et_espejosCurvos.html sicaInteractiva/OptGeometrica/EspejoPlano/EspejoCurvo/Appl et_espejosCurvos.html

22 El Ojo Humano El ojo normalmente está enfocado al infinito. Cuando enfocamos un objeto próximo, los músculos ciliares se contraen y modifican la forma del cristalino haciéndolo mas esférico, rediciéndose la distancia focal y el radio de curvatura. Gracias a la capacidad de enfoque, el ojo puede ver con nitidez objetos situados a distintas distancias. El punto mas cercano que puede ver un ojo con nitidez se llama punto próximo y se encuentra a 25 cm. El punto del infinito enfocado cuando el ojo está relajado se llama punto remoto.

23 MIOPÍA: el ojo puede enfocar objetos cercanos y a cierta distancia (unos metros) pero no puede enfocar los lejanos. no ve bien de lejos. La persona miope no ve bien de lejos. Al estar el punto focal del ojo más cerca de la córnea que en un ojo normal, los objetos situados en el infinito forman la imagen delante de la retina y se ven borrosos. El punto remoto y el punto próximo están más cerca que en el ojo normal. Para corregir la miopía se necesitan lentes divergentes: divergen los rayos que llegan.

24 Hipermetropía: los rayos del infinito se forman detrás de la retina. distancias cortas. Los objetos se ven borrosos en distancias cortas. Hay que acercarse para ver las cosas bien, Se pierde agudeza visual. om/info/hipermet.htm

25 Presbicia: Vista cansada Presbicia: Vista cansada. Con el paso de los años se reduce la capacidad de adaptación del cristalino (pierde flexibilidad) y aumenta la distancia a la que se encuentra el punto próximo. Se corrige con lentes convergentes. Los músculos ciliares no pueden Dep. de Física y Química I.e.s.Dr. Rodríguez Delgado

26 Defectos de la visión Dep. de Física y Química I.e.s.Dr. Rodríguez Delgado Hiperpemetropía Miopía

27 Formación de imágenes en espejos esféricos De los infinitos rayos que parten del punto A de un objeto, es posible fijarse solo en los que inciden sobre un espejo convexo en una zona cercana al eje.Todos ellos se reflejan ; y algunas veces los propios rayos, otras sus prolongaciones, se cortarán en un punto A, que será la imagen de A. Para un punto B situado sobre el eje, su imagen es un punto B situado sobre el eje. Todos los puntos intermedios entre A y B tienen su imagen entre A y B. Si se quiere situar la posición de la imagen, no es necesario trazar todos los rayo; será suficiente con dos de ellos. No obstante, se disponen de tres que son fáciles de dibujar. VEAMOSLO: Dep. de Física y Química I.e.s.Dr. Rodríguez Delgado B A

28 ESPEJOS Centro de curvatura C: Es el centro de la superficie esférica que constituye el espejo. Radio de curvatura R: Es la distancia entre el centro del la esfera (o centro de curvatura). Centro del espejo O: Es el origen del centro de coordenadas. Eje principal o eje óptico: Es la recta que pasa por su centro O y por su centro de curvatura. Distancia focal f: Es la distancia entre el centro O y el foco F. Foco F: Es el punto del eje por el que pasan los rayos paraxiales (aquellos cercanos al eje), o sus prolongaciones, cuando inciden paralelos al eje. CF O f Espejo cóncavo R Eje F C f O R Los rayos que inciden sobre el espejo paralelos al eje óptico se reflejan y cortan el eje en un punto, llamado foco, si son cóncavos, o en sus prolongaciones si son convexos. Eje Espejo convexo

29 F C Espejos convexos A M N B A B Rayo AM: Paralelo al eje, se refleja de forma que él o su prolongación pasa por el foco F. Rayo AN: que incide normal al espejo y cuya prolongación pasa por el centro de curvatura C, vuelve por la misma dirección. Rayo AF: que se dirige hacia el foco, se refleja paralelo al eje. Las imágenes de los espejos convexos son siempre virtuales, derechas y de menor tamaño El foco F en un espejo convexo está detrás del espejo. Los rayos van a incidir por la parte convexa. Ejemplo: espejos en los cruces de las calles.

30 Espejos cóncavos Dep. de Física y Química I.e.s.Dr. Rodríguez Delgado Existen varios casos: 11.- Si el objeto está entre el infinito y el centro de curvatura Si el objeto está situado en el centro de curvatura Si el objeto está entre el centro de curvatura y el foco Si el objeto está entre el foco y el espejo. CF Pulsa en cada número para ver la formación de las imágenes.

31 Formación de imágenes en un espejo cóncavo (II) Dep. de Física y Química I.e.s.Dr. Rodríguez Delgado CF Imagen real a tamaño natural, real e invertida 2.- Si el objeto está situado en el centro de curvatura.

32 Formación de imágenes en un espejo cóncavo (I) Dep. de Física y Química I.e.s.Dr. Rodríguez Delgado CF Imagen real, invertida y mas pequeña 1.- Si el objeto está entre el infinito y el centro de curvatura.

33 Formación de imágenes en un espejo cóncavo (III) Dep. de Física y Química I.e.s.Dr. Rodríguez Delgado CF Imagen real invertida, pero aumentada 3.- Si el objeto está situado entre el centro de curvatura y el foco.

34 Formación de imágenes en un espejo cóncavo (IV) Dep. de Física y Química I.e.s.Dr. Rodríguez Delgado C F Imagen virtual, derecha y aumentada 4.- Si el objeto está situado entre el foco y el espejo.

35 Resumen Dep. de Física y Química I.e.s.Dr. Rodríguez Delgado

36 Si quieres algo mas interactivo: Applets Formación de imágenes en espejos cóncavos.espejos cóncavos Formación de imágenes en lentes convergentes.lentes convergentes Dep. de Física y Química I.e.s.Dr. Rodríguez Delgado Lentes y espejos:


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