UNIDAD EDUCATIVA EUGENIO ESPEJO Ing. Christian Hurtado Óptica

La luz Es una entidad fundamental y la física todavía lucha por comprenderla. La luz manifiesta dos comportamientos en apariencia contradictorios, representados de manera tosca a través de los modelos ondulatorios y de partículas.

Comportamiento de la luz Algunas propiedades se pueden expresar como una onda, mientras que otra se puede expresar como un flujo de partículas moviéndose a la velocidad de la luz. A este comportamiento se le denomina comportamiento dual (onda - partícula) de la luz.

Reflexión y refracción Son fenómenos ópticos que pueden ser mejor descritos en términos de un movimiento ondulatorio, en función de la cual puede considerarse como una onda electromagnética transversal.

Naturaleza de la luz T. corpuscular.- defendida por Newton que define a la luz como finísimos corpúsculos cuyo movimiento está regido por las leyes de la dinámica. T. ondulatoria.- definida por Huygens que estable que la luz es producida por la vibración de los electrones y se propaga en forma de onda.

T. Electromagnética. - propuesta por Maxwell cuya diferencia con la t T. Electromagnética.- propuesta por Maxwell cuya diferencia con la t. ondulatoria radica en que la luz se considera como una onda electromagnética. T. Cuántica.- sustentada por Einstein y se basa en que la luz se transmite en paquetes de energía cuantos o fotones. T. Mecánica – ondulatoria.- Presentada por D´Broglie que unifica las teorías electromagnéticas y cuántica llegando a la conclusión que la luz tiene un comportamiento dual (onda partícula).

Velocidad de la luz Establecida experimentalmente por Michelson con un valor aproximado de 3 x 10 ^8 m/s lo cual permitió varios cálculos por ejemplo establecer que un año luz es la distancia que recorre la luz en un año y es equivalente a 9,5 x 10^12 Km.

Ley de reflexión Un rayo es una recta matemática trazada perpendicular a los frentes de onda de una onda luminosa El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal a la superficie se ubican todos en el mismo plano, llamado plano de incidencia.

LOS ESPEJOS PLANOS Forman imágenes que son derechas, del mismo tamaño que el objeto, atrás de la superficie reflectora y a la misma distancia que se encuentra el objeto de la superficie. A este tipo de imágenes se les llama virtuales; es decir, la imagen no se formará en una pantalla que se coloque en la posición de la imagen, ya que la luz no converge en ese lugar.

ESPEJOS ESFÉRICOS: El foco principal de un espejo esférico, como los que se muestran en la figura, es el punto F donde los rayos paralelos al eje óptico o central del espejo y los más cercanos a este eje están enfocados. El foco es real para un espejo cóncavo y virtual para un espejo convexo. Este foco se localiza sobre el eje óptico y a media distancia entre el centro de curvatura C y el espejo.

Los espejos cóncavos Forman imágenes reales invertidas de un objeto que se encuentre atrás del foco principal. Si el objeto se halla entre el foco principal y el espejo, la imagen es virtual, derecha y aumentada.

Los espejos convexos Sólo producen imágenes virtuales derechas de un objeto colocado frente a ellos. Las imágenes son disminuidas (más pequeñas que el objeto) en tamaño.

Trazo de rayos Es posible localizar la imagen de cualquier punto en un objeto mediante el trazo de por lo menos dos rayos que partan de dicho punto a través del sistema óptico que forma la imagen; en este caso el sistema es un espejo.

La ecuación de los espejos esféricos, tanto cóncavos como convexos, es

Hay varias convenciones de signos; la siguiente es la más ampliamente usada. Con la luz que entra desde la izquierda:

El tamaño de la imagen formada por un espejo esférico está dada por: Una ampliación negativa indica que la imagen está invertida. Aquí yi y yo son las alturas de la imagen y del objeto, respectivamente, donde cualquiera de ellas es positiva cuando se encuentra arriba del eje central y negativa cuando está abajo de él.

Refracción de la luz Índice de refracción (n) El índice absoluto de refracción de un material se define como: Para cualesquier dos materiales, el índice relativo de refracción del material 1, con respecto al material 2, es donde n1 y n2 son los índices de refracción absolutos de los dos materiales.

Refracción Cuando un rayo de luz pasa oblicuamente a través de la frontera entre dos materiales de índices de refracción diferentes, el rayo se desvía o quiebra. Este fenómeno, llamado refracción

Si nt > ni, el rayo se refracta como se muestra en la figura; se dobla hacia la normal cuando entra en el material 2. Sin embargo, si nt < ni, el rayo se refracta alejándose de la normal.

Los rayos incidente y refractado (o transmitido) y la normal están en el mismo plano. Los ángulos Oi y Ot en la figura se llaman ángulo de incidencia y ángulo de transmisión (o de refracción), respectivamente.

LEY DE SNELL La forma en la que un rayo se refracta en la interfaz entre dos materiales con índices de refracción ni y nt está dada por la ley de Snell.