Luz y óptica.

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1 Luz y óptica

2 ¿Qué es la luz? La luz es una radiación electromagnética que puede ser percibida por el ojo humano, la luz esta formada por pequeñas partículas elementales que no poseen masas, estas son llamadas fotones. Para explicar el comportamiento físico de luz se asume que esta posee una dualidad onda-corpúsculo

3 Historia de la luz Herón de Alejandría(70 d.C) plantea que
la rapidez de la luz es infinita, ya que cuando abrimos los ojos vemos las estrellas de inmediato. Ptolomeo(170 d.C) mide el ángulo de refracción pero no descubre la ley de Snell. Euclides(300 d.C) afirma que la luz viaja en línea recta y lo prueba.

4 Historia de la luz Alhacén(900) afirma que los objetos no tienen luz propia sino que la reflejan, creo el primer prototipo de cámara, denominada la cámara oscura Galileo(1667)construye un experimento y prueba que la luz es infinita Roemer (1675 ) calcula la velocidad de la luz utilizando el periodo del satélite de júpiter ( km/s)

5 Historia de la luz Pierre de Fermat(1680) afirma que la luz se transporta de un punto a otro en un punto mínimo Huygens (1690) dice que la luz es una onda mecánica y que necesita una sustancia llamada éter para viajar(teoria ondulatoria) Newton(1704 ) asevera que la luz esta formada por corpúsculos, formada por pequeñas partículas con masa y viajan en línea recta(teoria corpuscular)

6 Historia de la luz James Bradley(1729) intentó medir la distancia de una estrella observando su orientación en 2 momentos del año, con el mov. de traslación obtuvo una triangulación. Visualizo un problema entre las distancias que explico con la aberración estelar, tres años mas tarde observaba Draco y obtuvo la velocidad de la luz( km/s Albert Michelson (1880) demostró que los rayos de luz enviados en diferentes direcciones desde la tierra se reflejan a la misma velocidad James Maxwell(1873 ) concluye que la luz es una onda electromagnética que se propaga en el vacío de manera continua

7 Historia de la luz Max Planck (1918) determina que la luz es una onda electromagnética discontinua y esta compuesta por numerosos paquetes de energía llamados cuantos Louis de Broglie (1925 ) confirma que la luz presenta una dualidad, que en ocasiones se presenta en forma de onda y en otras como partícula Momentum de la partícula

8 Espectro electromagnético
Maxwell concluyo que la luz era una onda electromagnética, dependiendo de la energía de la onda, puede clasificarse según el tipo de radiación

9 Propagación rectilínea de la luz
La luz se propaga en línea recta, algo que fue propuesto desde Euclides en adelante. La formación de sombra y penumbra es la prueba de este hecho. La penumbra se cumple por difracción Si la fuente luminosa es grande respecto al objeto. Caso 1 Si la fuente luminosa es pequeña respecto al objeto. Caso 2

10 Propiedades ondulatorias de la luz
-Reflexión Reflexión de la luz es el cambio de dirección que experimenta la luz cuando choca con un objeto y "rebota" La reflexión de la luz hace posible que veamos objetos que no emiten luz propia. Leyes de la reflexión - Primera ley: El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal están en el mismo plano. - Segunda ley: El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión.

11 Aplicación de la reflexión
La india siempre ha sido un lugar artífice de la ciencia, en el S.X Alhacén realiza lo que seria la primera referencia de la cámara fotográfica, la cámara oscura, se define como aparato óptico con un orificio en una de sus paredes a través del cual pasan los rayos luminosos, que forman una imagen invertida de los objetos exteriores sobre la pared opuesta.

12 Propiedades ondulatorias de la luz
-Refracción Es el cambio de dirección que sufre la luz cuando pasa de una sustancia transparente a otra. Ejemplo, el aire, a otro, como el agua. La cuchara en un vaso con agua se ve como si estuviese rota, esto es debido a la refracción

13 Aplicación de la refracción
El arcoíris es un fenómeno de la naturaleza inexplicable para muchos, sin embargo esta propiedad de la luz es la que permita que este sucede El sol emite los rayos luminosos y al llegar a la gota de agua al ser un medio transparente la luz se refracta y se produce toda la gama de colores del arcoíris

14 Propiedades ondulatorias de la luz
Difracción Es un fenómeno característico de las ondas que se basa en la desviación de estas al encontrar un obstáculo o al atravesar una rendija.

15 Aplicación de la difracción
La cristalografía de rayos X es una técnica experimental para el estudio y análisis de materiales, basada en el fenómeno de difracción de los rayos X por sólidos en estado cristalino.

16 Propiedades de la luz -Interferencia
Es un fenómeno en el que dos o más ondas se fusionan para formar una onda resultante de mayor, menor o igual amplitud.

17 Aplicación de la interferencia
La interferencia de la luz da lugar a muchos fenómenos de la vida cotidiana, como los brillantes colores reflejados en las pompas de jabón y en las delgadas películas oleasas en el agua, o los colores que observamos cuando el pavimento esta húmedo, eso es porque 2 ondas luminosas se superponen en en el mismo plano

18 Propiedades de la luz Polarización
Es un fenómeno que puede producirse en las ondas electromagnéticas, por el cual el campo eléctrico oscila sólo en un plano determinado, denominado plano de polarización. Este plano puede definirse por dos vectores, uno de ellos paralelo a la dirección de propagación de la onda y otro perpendicular a esa misma dirección el cual indica la dirección del campo eléctrico.

19 Aplicación de la polarización
Un ejemplo claro de la polarización en la vida cotidiana es el cine 3D, donde las imágenes son proyectadas, o bien por dos proyectores diferentes con filtros de polarización ortogonalmente orientado Las gafas con filtros polarizadores orientados de modo similar a los planos de polarización de las imágenes proyectadas aseguran que cada ojo reciba sólo la imagen correcta.

20 Propiedades de la luz El efecto Doppler
Es el cambio observado en la frecuencia de la luz procedente de una fuente en movimiento relativo con respecto al observador.

21 ¿Cómo se forman los colores?
Las ondas forman, según su longitud de onda, distintos tipos de luz, como infrarroja, visible, ultravioleta o blanca. Los objetos devuelven la luz que no absorben hacia su entorno. Nuestro campo visual interpreta estas radiaciones electromagnéticas que el entorno emite o refleja, como la palabra "COLOR".

22 Percepción de los colores
Mediante la propiedades de la reflexión, el objeto absorbe los demás colores y refleja el propio

23 Rayos notables Para la formación de imágenes, diferentes haces de luces son reflejados contra el espejo, estos son 3: Rayo paralelo: es un rayo que llega paralelo al Eje Principal, y su reflejo pasa por el Foco Rayo focal: es un rayo que llega al espejo pasando por el Foco, y se refleja permaneciendo paralelo al Eje Principal. Rayo radial o central: es un rayo que llega al espejo pasando por el Centro de Curvatura

24 Rayos notables RP: rayo paralelo RF: rayo focal
RC: rayo radial o central

25 ¿Qué es un espejo? Se denomina espejo a toda superficie que produce reflexión en los objetos, ej: agua. Cuando un haz de luz incide en un espejo, este puede generar imágenes virtuales o reales, derechas o invertidas y de distinto o igual tamaño.

26 Clasificación de los espejos
Según su forma pueden ser planos o curvos (cóncavos o convexos).

27 Espejos planos Forman una imagen virtual, mismo tamaño, derecha (se encuentran a la misma distancia A y A´ del espejo

28 Espejos planos La imagen formada por un espejo plano puede ser explicada mediante la reflexión

29 Espejos curvos Elementos de los espejos curvos

30 Formación de imágenes en espejos curvos
CÓNCAVOS 1er caso(Antes del Centro de Curvatura) Cuando el objeto esta situado antes del CC, la imagen que se crea es real, invertida, y de menor tamaño 2do caso(En el centro de Curvatura) Cuando el objeto esta situado en el CC, la imagen que se crea es real, invertida y del mismo tamaño

31 Formación de imágenes en espejos curvos
3er caso(Entre el Centro de Curvatura y el Foco) Cuando el objeto esta situado entre el CC y el Foco, la imagen que se crea es real, invertida y de mayor tamaño. 4to caso(En el foco) Cuando el objeto esta situado en el foco, la imagen NO existe

32 Formación de imágenes en espejos curvos
5to caso(Después del foco) Cuando el objeto esta situado después del Foco, la imagen que se crea es virtual, derecha y de mayor tamaño. CONVEXO UNICO CASO Cuando el objeto esta situado en la parte real, la imagen que se crea es virtual, derecha, y de menor tamaño

33 Aplicaciones de los espejos

34 Lentes Las lentes son piezas elaboradas de material transparente y limitadas por dos superficies, que pueden ser curvas, o bien una plana y la otra curva. Su funcionamiento se basa en la refracción, ya que hace variar la dirección de los haces de luz mediante el cambio de medio de propagación, principalmente aire-vidrio (o viceversa).

35 Lentes convergentes Formación de imágenes
Los lentes convergentes se caracterizan por ser mas gruesos en el centro que en los bordes, por ellos cuando los rayos de luz inciden, se refractan y luego se intersecan después de atravesarlas, en un punto llamado foco principal. La distancia entre el centro del lente y el foco se llama distancia focal Formación de imágenes 1 El primer rayo se traza paralelo al eje óptico, se refracta en la lente y llega al foco real. 2 El segundo rayo se traza por el centro óptico (0) y no se desvía. 3 El tercer rayo se hace pasar por el foco, al llegar a la lente se refracta y sigue paralelo al eje de simetría.

36 Formación de imágenes en lentes convergentes
1er caso(Antes del Centro de Curvatura) Cuando el objeto esta situado antesdel CC, la imagen que se crea es real, invertida, y de menor tamaño 2do caso(En el centro de Curvatura) Cuando el objeto esta situado en el CC, la imagen que se crea es real, invertida y del mismo tamaño

37 Formación de imágenes en lentes convergentes
3er caso(Entre el Centro de Curvatura y el Foco) Cuando el objeto esta situado entre el CC y el Foco, la imagen que se crea es real, invertida y de mayor tamaño. 4to caso(En el foco) Cuando el objeto esta situado en el foco, la imagen NO existe

38 Formación de imágenes en lentes convergentes
5to caso(Después del foco) Cuando el objeto esta situado después del Foco, la imagen que se crea es virtual, derecha y de mayor tamaño.

39 Aplicación de lentes convergentes
La lupa es un instrumento óptico que consta de una lente convergente de corta distancia focal, que desvía la luz incidente de modo que se forma una imagen virtual ampliada del objeto.(CASO 5)

40 Lentes divergentes Los lentes divergentes se caracterizan por ser mas delgadas en su centro que en los bordes. Debido a esto, tienden a dispersar los rayos de luz que inciden sobre ellas. En este lente el foco se ubica en el punto donde se intersecan las proyecciones de los rayos refractados. A este punto se le llama foco virtual

41 Formación de imágenes en lentes divergentes
*LOS LENTES DIVERGENTES SIEMPRE CREAN IMÁGENES VIRTUALES, DERECHAS Y DE MENOR TAMAÑO

42 Aplicación de lentes divergentes
La cámara es un instrumento óptico que consta de una lente bicóncava y una biconvexa que producen una imagen virtual y no invertida; algunas llevan una línea brillante en sus márgenes para delimitar la zona de encuadre.

43 Luz y óptica