Optica geométrica

Como el Sol no es una fuente puntual, el cono de sombra que se produce al interponerse la Tierra o la Luna incluye zonas o regiones de Penumbra y otras más oscuras llamadas zonas de Umbra.

Eclipse de Luna

Eclipse de Sol

Eclipse lunar

Eclipse de Sol

Solar Eclipse

ESTUDIO DE LOS ESPEJOS La óptica geométrica utiliza: el concepto de rayo para representar la propagación rectilínea de la luz. la Ley de Reflexión. fuentes puntuales de luz.

I.-Espejos planos imágen objecto

LEYes DE Reflexión θr θi normal El rayo incidente, el rayo Espejo normal Rayo incidente Rayo reflejado El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal están contenidos en el mismo plano. 2) El rayo incidente y el rayo reflejado forman igual ángulo respecto de la línea normal.

TIPOS DE REFLEXIÓN

Formación de imágenes en espejo plano

Imagen de un punto luminoso

Q es la imagen de P

IMAGEN DE UN OBJETO

di do ho hi Resumiendo: La altura del objeto y la altura de la imagen son iguales. La distancia objeto espejo es igual es igual a la distancia imagen espejo. La imagen es virtual, o sea, los rayos de luz parecen provenir de la imagen. La imagen es derecha, o sea, se orienta igual que el objeto.

ESPEJOS PERPENDICULARES

Espejos en un ángulo cualquiera a Experimentando con espejos para diferentes ángulos entre ellos Se encuentra que la relación con el número de imágenes que se forman es: 𝑵°= 𝟑𝟔𝟎 𝜶 −𝟏

Si a = 90° ¿Cuántas imágenes se forman? Ejercicio 1: Si a = 90° ¿Cuántas imágenes se forman? Ejercicio 2: Si el número de imágenes formadas es 29, ¿en qué ángulo se deben poner los espejos?

Espejos esfericos Un espejo esferico es parte de una superficie esferica. Si sobre el incide un haz de rayos paralelos, cada rayo del haz reflejado pasa por un punto llamado foco.

Espejo Cóncavo espejo Eje optico V C F C: centro de curvatura F: foco V: vertice FV : distancia focal, tal que CF=FV

Se usan los rayos principales Rayo 1: el rayo que incide paralelo al eje óptico se refleja pasando por el foco. Rayo 2: el rayo que pasa por el foco o incide en la dirección del foco se refleja paralelo al eje óptico. Rayo 3: el rayo que pasa por el centro de curvatura o incide en su dirección, se devuelve por el mismo camino. Formacion de imagenes

Rayo 1 espejo Eje optico V C F

Rayo 2 espejo Eje optico V C F

Rayo 3 espejo Eje optico V C F

Espejo Concavo Cuando el objeto se ubica mas alla del centro de curvatura la imagen es real, invertida y mas chica que el objeto.

En la realidad…

Espejo Concavo Si el objeto se ubica entre el foco y el vértice del espejo cóncavo, la imagen es virtual, derecha y más grande que el objeto.

En la realidad…

Espejo Concavo

Espejo Convexo Cuando un objeto se ubica frente a un espejo convexo, la imagen siempre es virtual, derecha y más chica que el objeto.

La realidad

lentes Lente convergente Lente divergente

Rayos principales en lentes Rayo 1: El rayo que incide paralelo al eje optico se refracta pasando por el foco del lado contrario al objeto o siguiendo la direccion de la recta que une el foco con el objeto. Rayo 2: El rayo que incide segun la direccion del foco del lado contrario al objeto, se refracta paralelo al eje optico. Rayo 3 : El rayo que incide en el vertice del lente no se desvia.

Lente convergente Imagen real Orientacion invertida De mayor medida que el objeto I O

Imagen virtual Orientacion derecha Mas grande que el objeto I O F1 F2

Lente divergente La formacion de imagenes en este lente es igual al espejo convexo, es decir, siempre es virtual, derecho y mas peque;a que el objeto.

EL OJO

Ojo

OJO NORMAL La mayor parte de los objetos que a diario observamos están fuera de la distancia focal del ojo. Al cristalino llega un haz de rayos paralelos que se refracta y formando una imagen real e invertida del objeto sobre la retina.

Ojo Normal El cristalino se estira y “adelgaza” para enfocar correctamente los objetos lejanos.

Ojo Normal Para objetos cercanos, el cristalino adapta su enfoque aumentando su espesor y asi enfocar correctamente los objetos cercanos.

Problemas de la Visión

miopia El miope tiene dificultades en la visión lejana de objetos. En términos opticos, el cristalino forma la imagen antes de la retina. miopia

Un ojo alargado es una condición natural del ojo miope.

Correccion Miopia Un lente bicóncavo o divergente abre los rayos antes de ingresar al cristalino. De esta forma la Imagen se forma sobre la retina.

Hipermetropia El ojo hipermétrope tiene problemas en la visión cercana de objetos. De acuerdo al esquema, forma las imágenes detrás de la retina.

Un ojo aplanado es una condicion natural de hipermetropia

HIPERMETROPÍA Y SU CORRECCIÓN Se corrige usando una lente convergente que cierra el haz de rayos antes de entrar al cristalino.

Presbicie Es un tipo de hipermetropía que aparece con la edad ( ~40 años ) tanto en hombres como en mujeres. Obviamente se corrige con el uso de lentes convergentes o biconvexos.

Ojo normal (cristalino transparente)

Ojo con cataratas Pérdida de transparencia del cristalino. La luz proveniente de los objetos se refracta con dificultad en el cristalino y no forma imagen sobre la retina.

Mas sobre Refraccion de la luz Cuando un rayo de luz incide en angulo en la separacion de dos medios se refracta y cambia su direccion de propagacion, dependiendo de los indices de refraccion de los medios. Sin embargo la frecuencia de la luz incidente y la refractada es la misma, es decir , la luz cambia de medio alterando su rapidez, longitud de onda pero no su frecuencia o periodo, o sea mantiene su color.

θi θr El rayo se refracta primero al entrar al vidrio y se acerca a la normal aire θr θi vidrio El rayo se refracta primero al entrar al vidrio y se acerca a la normal. Luego se refracta al pasar al aire, recuperando el angulo inicial de incidencia

Indice de refraccion 𝒏= 𝒄 𝒗 Se define como el cuociente entre la rapidez de la luz en vacio y la rapidez que la luz alcanza en dicho medio. Se simboliza con una n. 𝒏= 𝒄 𝒗 𝒏:𝒊𝒏𝒅𝒊𝒄𝒆 𝒅𝒆 𝒓𝒆𝒇𝒓𝒂𝒄𝒄𝒊𝒐𝒏 c: rapidez de la luz en el vacio, 𝟑∙ 𝟏𝟎 𝟖 𝒎/𝒔 v: rapidez de la luz en el medio. Mientras mayor sea el indice de refraccion de un medio, menor sera la rapidez de la luz en ese medio.

Refraccion desde un medio de menor a otro de mayor indice El rayo refractado se acerca a la linea normal

Refraccion desde un medio de mayor a otro de menor indice El rayo refractado se aleja de la linea normal

Reflexion total interna Cuando un rayo de luz se refracta desde un medio de mayor indice a otro de menor indice, existe un angulo de incidencia a partir del cual el rayo refractado desaparece y solo ocurre reflexion en el limite o frontera de los medios, llamada reflexion total interna.

De izquierda a derecho, el angulo de incidencia es cada vez mayor y el rayo refractado se aleja cada vez mas de la normal, hasta que no pasa al medio de arriba. Para ese angulo de incidencia, al que se le llama angulo limite, el rayo de luz permanence en el medio de abajo, o sea, se refleja totalmente.

Instrumentos Opticos

TelescopioS Reflector Refractor

TelescoPIO REFLECTOR(NEWTON)

LENTE OCULAR PRISMA RECTO ESPEJO CONCAVO

TelescoPIO REFRACTOR(Huygens-galileo)

LENTE OCULAR LENTE OBJETIVO ESPEJO PLANO