Luz en la Arquitectura – Reflexión y Refracción Dr. Willy H. Gerber Objetivos: Comprender como la luz es reflejada y refractada en los distintos objetos. www.gphysics.net – UACH-Luz en la Aquitectura-04-Reflexion-y-Refraccion-Versión 10.07

La vez pasada ya hablamos de refracción y reflexión de la luz La gota de agua refracta dos veces la luz. La refracción no es igual para luz de distinto “color”. refractada Luz del sol reflejada refractada www.gphysics.net – UACH-Luz en la Aquitectura-04-Reflexion-y-Refraccion – Versión 10.07

Veamos primero la reflexión www.gphysics.net – UACH-Luz en la Aquitectura-04-Reflexion-y-Refraccion – Versión 10.07

Veamos primero la reflexión Sol “Espejo” “Difuso” Nosotros www.gphysics.net – UACH-Luz en la Aquitectura-04-Reflexion-y-Refraccion – Versión 10.07

Dos tipos de reflexión “Espejo” “Difuso”   www.gphysics.net – UACH-Luz en la Aquitectura-04-Reflexion-y-Refraccion – Versión 10.07

Nivel de difuso “espejo” “difuso” “espejo” “semi difuso” (por efecto de las olas) www.gphysics.net – UACH-Luz en la Aquitectura-04-Reflexion-y-Refraccion – Versión 10.07

Nivel de reflejo “baja (nulo)” “alta” alta reflexión baja reflexión www.gphysics.net – UACH-Luz en la Aquitectura-04-Reflexion-y-Refraccion – Versión 10.07

Combinación de nivel de reflejo y difuso reflexión difuso www.gphysics.net – UACH-Luz en la Aquitectura-04-Reflexion-y-Refraccion – Versión 10.07

Calculo lente convexo Un rayo por el punto medio, que da en forma ortogonal sobre la superficie, es reflejado en forma ortogonal. G g www.gphysics.net – UACH-Luz en la Aquitectura-04-Reflexion-y-Refraccion – Versión 10.07

Calculo lente convexo Un rayo paralelo al eje es reflejado de modo de que el ángulo incidente es igual al reflejado. La prolongación del haz reflejado pasa por el foco. G g www.gphysics.net – UACH-Luz en la Aquitectura-04-Reflexion-y-Refraccion – Versión 10.07

Calculo lente convexo Un haz que se dirige en dirección del foco es reflejado en forma paralela al eje. G g www.gphysics.net – UACH-Luz en la Aquitectura-04-Reflexion-y-Refraccion – Versión 10.07

Calculo lente convexo Si combinamos los tres diagramas obtenemos la posición y el tamaño de la imagen que se observa. En este caso es “no-invertida” y “reducida”: G B g b G B g b 1 f 1 g 1 b = = + www.gphysics.net – UACH-Luz en la Aquitectura-04-Reflexion-y-Refraccion – Versión 10.07

Calculo lente cóncavo Caso el objeto esta mas lejos que el punto medio: G B Imagen real, invertida y reducida. www.gphysics.net – UACH-Luz en la Aquitectura-04-Reflexion-y-Refraccion – Versión 10.07

Calculo lente cóncavo Caso el objeto esta entre el punto medio y el foco: G B Imagen real, invertida y ampliada. www.gphysics.net – UACH-Luz en la Aquitectura-04-Reflexion-y-Refraccion – Versión 10.07

Calculo lente cóncavo Caso el objeto esta entre el foco y el espejo: B G Imagen virtual, derecha y ampliada. www.gphysics.net – UACH-Luz en la Aquitectura-04-Reflexion-y-Refraccion – Versión 10.07

Ejemplo de reflejos Que estamos viendo? www.gphysics.net – UACH-Luz en la Aquitectura-04-Reflexion-y-Refraccion – Versión 10.07

No solo en una gota… Donde esta el edificio? Porque esta de cabeza? www.gphysics.net – UACH-Luz en la Aquitectura-04-Reflexion-y-Refraccion – Versión 10.07

Refracción A pasar de un medio a otro el haz es desviado. Los ángulos cumplen la relación: 1 sin1 sin2 c1 c2 = = n Con: c1 : velocidad de la luz en el medio 1 c2 : velocidad de la luz en el medio 2 n : índice de refracción 2 www.gphysics.net – UACH-Luz en la Aquitectura-04-Reflexion-y-Refraccion – Versión 10.07

Otro efecto: Birrefringencia Luz incidente Eje óptico Calcita Onda lenta Onda rápida Rayo ordinario Rayo extraordinario www.gphysics.net – UACH-Luz en la Aquitectura-04-Reflexion-y-Refraccion – Versión 10.07

Refracción La refracción hace que veamos objetos dentro de otro medio como si estuvieran doblados. www.gphysics.net – UACH-Luz en la Aquitectura-04-Reflexion-y-Refraccion – Versión 10.07

Refracción De no considerar estas distorsiones en nuestros cálculos tendremos algunos problemas www.gphysics.net – UACH-Luz en la Aquitectura-04-Reflexion-y-Refraccion – Versión 10.07

Refracción Si variamos el Angulo de incidencia en la superficie de un medio de mayor velocidad de la luz a uno de menor velocidad c2 2 c1 c2 2= /2 c1 limite 1 sin1 sin2 c1 c2 c1 c2 = = n sinlimite = = n Existe un Angulo mínimo sobre el cual el rayo es reflejado en forma total. www.gphysics.net – UACH-Luz en la Aquitectura-04-Reflexion-y-Refraccion – Versión 10.07

Refracción total Imagen Reflejada en la superficie Zona “transpa-rente” Zona “espejo” www.gphysics.net – UACH-Luz en la Aquitectura-04-Reflexion-y-Refraccion – Versión 10.07

Doble Refracción 1 2 2 1 www.gphysics.net – UACH-Luz en la Aquitectura-04-Reflexion-y-Refraccion – Versión 10.07

Doble Refracción www.gphysics.net – UACH-Luz en la Aquitectura-04-Reflexion-y-Refraccion – Versión 10.07

Lentes www.gphysics.net – UACH-Luz en la Aquitectura-04-Reflexion-y-Refraccion – Versión 10.07

El foco del lente www.gphysics.net – UACH-Luz en la Aquitectura-04-Reflexion-y-Refraccion – Versión 10.07

Análisis del comportamiento de un Lente Reglas para construir la imagen: 1. Línea paralela -> se refracta por el foco 2. Línea por el foco -> se refracta en forma paralela 3. Línea por el centro no se desvía (aproximación de baja curvatura) G b f f g B Relaciones: G B g b 1 f 1 g 1 b = = + www.gphysics.net – UACH-Luz en la Aquitectura-04-Reflexion-y-Refraccion – Versión 10.07

Análisis del comportamiento de un Lente Caso entre foco y lente: B G f f g B b www.gphysics.net – UACH-Luz en la Aquitectura-04-Reflexion-y-Refraccion – Versión 10.07

Un caso de otro mundo “Las” Pleiades www.gphysics.net – UACH-Luz en la Aquitectura-04-Reflexion-y-Refraccion – Versión 10.07

Otros casos Que estamos viendo? www.gphysics.net – UACH-Luz en la Aquitectura-04-Reflexion-y-Refraccion – Versión 10.07

Otros casos Y aquí? www.gphysics.net – UACH-Luz en la Aquitectura-04-Reflexion-y-Refraccion – Versión 10.07

Otros casos Otros mas www.gphysics.net – UACH-Luz en la Aquitectura-04-Reflexion-y-Refraccion – Versión 10.07

Otro tipo de refracción Objeto (barco, edificio, cerro, cielo) flotando invertido sobre el horizonte. Dos efectos clásicos: Atmosfera fría El cielo se refleja en el aire caliente del desierto creando la imagen de un “lago de agua” (la llamada “fata morgana”). Atmosfera cálida Atmosfera cálida En la puesta del sol se observan barcos que están ya debajo de la línea del horizonte Atmosfera fría www.gphysics.net – UACH-Luz en la Aquitectura-04-Reflexion-y-Refraccion – Versión 10.07

Otro tipo de refracción Otros ejemplo de refracción difusa de la imagen del sol que ya esta debajo de la línea del horizonte. Atmosfera cálida Atmosfera fría www.gphysics.net – UACH-Luz en la Aquitectura-04-Reflexion-y-Refraccion – Versión 10.07

Puestas de sol curiosas Puesta del sol a las 23:47 … y a las 23:49 “volvió a salir” Atmosfera cálida Atmosfera fría www.gphysics.net – UACH-Luz en la Aquitectura-04-Reflexion-y-Refraccion – Versión 10.07

Puestas y salidas del sol curiosas El sol que salió dos veces Juegos con las nubes Deformación por capas www.gphysics.net – UACH-Luz en la Aquitectura-04-Reflexion-y-Refraccion – Versión 10.07

Polarización de la luz Existen planos en que se propaga la luz (en realidad son campos electro magnéticos) www.gphysics.net – UACH-Luz en la Aquitectura-04-Reflexion-y-Refraccion – Versión 10.07

Polarización de la luz Las componentes pueden ser “filtradas” dejando pasar solo una. Los filtros se denominan “filtros de polarización”. www.gphysics.net – UACH-Luz en la Aquitectura-04-Reflexion-y-Refraccion – Versión 10.07

Polarización de la luz www.gphysics.net – UACH-Luz en la Aquitectura-04-Reflexion-y-Refraccion – Versión 10.07

Polarización de la luz La luz del sol no es polarizada, la que es escudereada por la atmosfera si. Sin efecto cielo “negro” polarizada no polarizada Con efecto www.gphysics.net – UACH-Luz en la Aquitectura-04-Reflexion-y-Refraccion – Versión 10.07

Polarización de la luz Sin efecto Luz polarizada de la atmosfera Luz externa retenida Se ve la cortina (luz interna) Con efecto Luz interior www.gphysics.net – UACH-Luz en la Aquitectura-04-Reflexion-y-Refraccion – Versión 10.07

Anteojo oscuro con polarizador Luz “vertical” del sol. Luz “horizontal” de la atmosfera y del sol. Cuidado: anteojos “piratas” pueden ser “oscuros” pero no necesariamente polarizados. www.gphysics.net – UACH-Luz en la Aquitectura-04-Reflexion-y-Refraccion – Versión 10.07

Polarización de la luz Polarización en el agua www.gphysics.net – UACH-Luz en la Aquitectura-04-Reflexion-y-Refraccion – Versión 10.07

Uso fotográfico Sin filtro de polarización Con filtro de polarización Con reflejos Sin reflejos www.gphysics.net – UACH-Luz en la Aquitectura-04-Reflexion-y-Refraccion – Versión 10.07

Otros usos Muchos insectos son capaces de “ver luz polarizada” y lo emplean: Las mariposas polarizan la luz con sus alas. Dicha luz es especialmente visible para la pareja de la mariposa. Las abejas la emplean para orientarse Algunos predadores aprovechan la polarización de la luz para encontrar su presa. www.gphysics.net – UACH-Luz en la Aquitectura-04-Reflexion-y-Refraccion – Versión 10.07

Tarea final Trabajo grupal: Enviar a wgerber@gphysics.net hasta un máximo de 10 fotos (basta una) en que se vea una situación extraordinaria de refracción y/o reflexión. Se evalúan todas. Se toma la nota de la mejor. Criterios: Calidad (1/3) Creatividad (1/3) Efecto (1/3) Solo un envió (no de a gotitas), debe incluir fotos, textos que explica para cada foto y lista de miembros del grupo. Fotos “múltiples” que figuren en varios grupos no se consideraran. www.gphysics.net – UACH-Luz en la Aquitectura-04-Reflexion-y-Refraccion – Versión 10.07