EL MUNDO DE LA ÓPTICA NATURALEZA DE LA LUZ.

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1 EL MUNDO DE LA ÓPTICA NATURALEZA DE LA LUZ

2 IDEAS PREVIAS SOBRE LA LUZ
Pitágoras de Samos ( S. VI A.C.) “ La luz es algo que fluye del propio cuerpo luminoso y que captan nuestros ojos” Plantón ( A.C.) “ La luz es una acción entre algo que emanaba de tres focos: los ojos, el objeto que se ve y el foco que ilumina”

3 Alhazén ( S. XI D.C.) “ La visión radica en el cuerpo que se ve y no en el ojo, que es un mero receptor de tal causa” Roberto Hoocke ( ) “Estudiando los colores de las burbujas y otras láminas delgadas, concluye que la luz es la vibración rápida de algo”

4 Cristian Huygens ( ) “ La energía emitida por el cuerpo luminoso se propagaba, aún en el vacío, mediante un movimiento ondulatorio”. Teoría ondulatoria de la luz Isaac Newton ( ) “ La luz está compuesta compuesta por pequeñas partículas que se propagan en todas direcciones en línea recta con velocidad finita y que al penetrar el ojo chocan contra la retina, dando origen a sensaciones luminosas”

5 El gran prestigio de Newton hizo que la gente
de ciencia tomase poco en cuenta la teoría ondulatoria de Huygens y se inclinase por la teoría corpuscular del gran físico inglés… Había en las leyes de la refracción de estas dos teorías afirmaciones opuestas. Según la T. ondulatoria la velocidad de la luz en el aire debe ser mayor que en el agua. En cambio la T. corpuscular afirmaba todo lo contrario.

6 … la decisión quedó en manos de quien pudiera medir la velocidad de la luz en distintos medios. Posterior a la muerte de Newton, la teoría ondulatoria de la luz, cobra importancia...

7 . El físico francés Fresnel, falla a favor de la teoría
ondulatoria ( Huygens) al explicar mediante ella el fenómeno de la difracción de la luz. Hoy la teoría se conoce como “ Huygens-Fresnel” El físico e investigador francés, Foucault logró determinar que la velocidad de la luz en el aire es mayor que en el agua, destronando así, la teoría corpuscular de Newton .

8 James C. Maxwell ( ) En 1873 da a conocer su teoría que afirma : “ la luz es una perturbación electromagnética, debido a la superposición de un campo eléctrico y uno magnético, perpendiculares entre si, propagándose en el vacío en forma de ondas y con velocidad constante.

9 Heinrinch Hertz ( ) Al producir ondas electromagnéticas en un circuito eléctrico, demostró que ellas poseen las mismas características de la luz .

10 Con todas las experiencias realizadas, durante el siglo XIX, se considera correcta la teoría ondulatoria de la luz.

11 Albert Einstein ( ) En 1905 sorprende al mundo científico, que hace volver a considerar la teoría corpuscular de Newton. El célebre fenómeno estudiado por Einstein se llama : EFECTO FOTELÉCTRICO. Para explicar este fenómeno, supuso que la energía de una radiación luminosa viaja en pequeños paquetes de energía que llamó FOTONES. Con esto afirmaba la naturaleza corpuscular de la luz.

12 Hoy, se acepta el comportamiento Dual de la luz
Hoy, se acepta el comportamiento Dual de la luz. Esta doble naturaleza se manifiesta en que la luz se propaga en forma de onda y en su interacción con la materia, por ejemplo en la absorción y emisión, se comporta como corpúsculo

13 ORIGEN DE LA LUZ La luz natural tiene su origen en las reacciones nucleares que se producen en el interior de los astros. La luz artificial tiene su origen en cuerpos incandescentes que emiten energía mediante radiación

14 El modelo atómico cuántico propone que los electrones se disponen en orbitales alrededor del núcleo atómico. Los electrones de esa manera poseen una energía característica, que aumenta si más alejados se encuentran del núcleo. Al pasar de una órbita a otra de menos energía hay una diferencia que se traduce en un fotón de luz, es decir, una cierta cantidad de energía convertida en luz. En el modelo atómico de Bohr, los electrones orbitan alrededor del núcleo en distintos niveles de energía. Casi toda la masa del átomo se concentra en el núcleo.

15 Cuando el electrón salta de un nivel a otro,
acercándose al núcleo, la diferencia de energía se emite en forma de fotón. Si el átomo absorbe energía, el electrón salta a niveles superiores de energía, alejándose del núcleo.

16 POSTULADOS DE LA LUZ 1.- La luz se propaga en forma rectilínea.
2.- La luz puede ir y volver por el mismo camino ( reversibilidad de los caminos ópticos).

17 PROPAGACIÓN RECTILÍNEA
Como consecuencia de la propagación rectilínea de la luz se puede observar diversos fenómenos tales como: Eclipse de sol Eclipse de luna

18 REVERSIBILIDAD DE LA LUZ
La reflexión que se produce en un espejo al mirarnos perpendicularmente a él, muestra la reversibilidad de los caminos ópticos.

19 LOS CUERPOS DESDE LA ÓPTICA
Según capacidad para generar luz LUMINOSOS Los que generan luz propia Sol ILUMINADOS No generan luz por si mismo madera

20 Luminoso artificial Luminoso natural

21 LOS CUERPOS DESDE LA ÓPTICA
Según capacidad para dejar pasar luz OPACOS No dejan pasar la luz TRANSLÚCIDOS Pasa parte de la luz TRANSPARENTES Pasa casi toda la luz

22 NATURALES LUMINOSOS ARTIFICIALES

23 CLASIFICACIÓN DE LOS FENÓMENOS ÓPTICOS
Según las propiedades conocidas de la luz, que se manifiestan en los diversos experimentos, la óptica ( parte de la física que estudia lo relacionado con la luz) puede clasificarse en: GEOMÉTRICA ÓPTICA FÍSICA CUÁNTICA

24 REFLEXIÓN GEOMÉTRICA REFRACCIÓN DISPERSIÓN

25 INTERFERENCIA FÍSICA DIFRACCIÓN POLARIZACIÓN

26 EFECTO COMPTON CUÁNTICA EFECTO FOTOELÉCTRICO

27 FENOMENOLOGÍA DE LA LUZ
Es claro que dependiendo del tipo de óptica que se estudie , los fenómenos relacionados con la luz pueden ser : Reflexión Refracción Dispersión Difracción Interferencia Polarización Doppler

28 REFLEXIÓN REGULAR  I  R
Ocurre en superficie pulimentada, y se cumple que ángulo incidencia igual al ángulo reflexión. Ambos rayos, la normal y la superficie están en mismo plano. Como consecuencia directa de este fenómeno es la imagen en los espejos planos y curvos (cóncavo y convexo)  I  R

29 IMÁGENES EN ESPEJOS PLANOS
Para construir imágenes en los espejos planos se utilizan los llamados rayos notables que cumplen con ciertas características fácil de reconocer. Los más usados para un espejo plano es: El que incide en cualquier punto del espejo formando un ángulo determinado.  I  R El rayo se devuelve por el mismo camino. (reversibilidad de los caminos ópticos)

30 IMÁGENES EN ESPEJOS PLANOS
Para obtener las características de la imagen se dibujan al menos dos rayos notables emergentes desde un mismo punto del objeto. Estos rayos después de reflejarse deben interceptarse. Si los rayos reflejados no se interceptan, se deben prolongar y encontrar entonces el punto donde se cruzan. CARACTERÍSTICAS DE LA IMAGEN Imagen virtual Derecha Igual tamaño Detrás del espejo Misma distancia que el objeto respecto del espejo

31 Las imagenes del están a la misma distancia detrás del espejo que la distancia de el al espejo. El y su imagen tienen el mismo color de ropa, es la prueba de que la luz no cambia de frecuencia al reflejarse. Los ejes arriba-abajo e izquierda-derecha no cambian. El eje que se invierte en el reflejo es el de frente-atrás, por eso la mano izquierda está frente a la mano derecha de la imagen.

32 Espejos Curvos: a) Convexo o Divergente: Reflexión en la parte externa de la esfera b) Cóncavo o Convergente: Reflexión en la parte interna de la esfera

33 Si los espejos no son completamente planos, se producen deformaciones en la imagen.
Espejo convexo Espejo cóncavo La imagen virtual formada por un espejo convexo (un espejo que se curva hacia afuera) es menor que el objeto. Cuando el objeto está cerca de un espejo cóncavo (un espejo que se curva hacia adentro, como una „cueva“), al imagen virtual es mayor. En cualquier caso la ley de la reflexión sigue siendo válida para cada rayo.

34 IMÁGENES EN ESPEJOS CURVOS: Elementos principales
Identificaremos algunos elementos de un espejo curvo que son necesarios para la construcción de la imagen. En todo espejo curvo encontramos en general los siguientes elementos fundamentales: El eje óptico, el centro ( C ) y el foco ( F ). Cuando el espejo ha sido bien construido el foco se encuentra en el punto medio de la distancia focal. Espejo convexo Espejo cóncavo Superficie reflectante Superficie reflectante C F V Eje óptico C F V Eje óptico

35 IMÁGENES EN ESPEJOS CURVOS: Algunos rayos notables
De las diversos rayos notables que existen, basta con usar dos de ellos. En este caso se muestra el rayo que incide sobre el vértice. Nótese que los rayos se reflejan respetando la reflexión regular ( i = r) V Eje óptico V Eje óptico

36 El otro rayo notable es el que viaja paralelo al eje óptico se refleja pasando el mismo o su prolongación por el foco principal. Nótese que para el espejo convexo ha debido prolongarse el rayo reflejado en dirección del foco. C F V Eje óptico C F V F C Eje óptico

37 CONSTRUCCIÓN IMÁGENES EN ESPEJOS CURVOS: Cóncavos y convexos
Para lograr ubicar la imagen de un objeto, se busca la intersección de los rayos reflejados, o de la prolongación de ellos. En los espejos curvos, a diferencia del espejo plano, las imágenes presentan características determinadas dependiendo de la ubicación del objeto.

38 IMÁGENES EN ESPEJOS CURVOS: cóncavos y convexos
OBJETO DELANTE DEL CENTRO Imagen invertida Menor tamaño Real Delante del espejo C F V Eje óptico Imagen derecha Menor tamaño Virtual Detrás del espejo C F V F C Eje óptico En el espejo convexo la imagen siempre es derecha, detrás del espejo virtual y menor tamaño.

39 IMÁGENES EN ESPEJOS CURVOS: cóncavos y convexos
OBJETO EN EL CENTRO Invertida Mismo tamaño Real C F V Eje óptico

40 IMÁGENES EN ESPEJOS CURVOS: cóncavos y convexos
OBJETO ENTRE C y F Invertida Mayor tamaño Real Delante del espejo C F V Eje óptico OBJETO ENTRE F y V Derecha Mayor tamaño Virtual Detrás del espejo C F V Eje óptico

41 Ecuación general de espejos.

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