Universidad técnica de Manabí

NATURALEZA DE LA LUZ Y LEYES DE LA ÓPTICA GEOMÉTRICA

SubtemasO Naturaleza de la luz

O Mediciones de la velocidad de la luzO Las aproximaciones de los rayos de

la ópticas geométricas.O Reflexión y Refracción

O El principio de HUYGGESO Reflexión Interna Total

NATURALEZA DE LA LUZCAP. I

Naturaleza de la LuzO La naturaleza física de la

luz ha sido uno de los grandes problemas de la ciencia.

O  No necesita ningún medio para propagarse, son ondas transversales.

O Una carga eléctrica oscilando con una determinada frecuencia, produce ondas electromagnéticas de la misma frecuencia.

Naturaleza de la LuzO La óptica estudia los fenómenos relacionados con la

luz.O ¿Cuál es la naturaleza de la luz, en qué forma se

desplaza y cómo transporta energía?O La luz tiene una naturaleza dual: partículas y ondas.

O La óptica física (ondulatoria) estudia los fenómenos ondulatorios de la luz: interferencia, difracción y polarización.

O La óptica cuántica (corpuscular) estudia los fenómenos corpusculares de la luz: efecto fotoeléctrico, efecto Compton.

O La óptica geométrica estudia los fenómenos luminosos para los cuales es irrelevante la naturaleza de la luz: reflexión y refracción.

MEDICIONES DE LA VELOCIDAD DE LA

LUZCAP. I

Mediciones de la velocidad de la luz

O La luz viaja a una rapidez tan alta que los primeros intentos para medir su rapidez no tuvieron éxito. Galileo intentó medir la rapidez de la luz colocando dos observadores en torres separadas por aproximadamente 10 km.

O En la actualidad sabemos que es imposible medir la rapidez de la luz de esta manera debido a que el tiempo de tránsito es muy pequeño comparado con el tiempo de reacción de los observadores.

8103xc

Demostración

Medición de la velocidad de la luz

Método de Roemer

c 2.3 108 m/s

Medición de la velocidad de la luz

Técnica de Fizeau

c 3.1 108 m/s c 2.9979 108 m/s

LA APROXIMACION DE RAYOS EN LA OPTICA GEOMETRICA

CAP. I

La aproximación de rayos en la óptica geométrica

O La luz se desplaza en línea recta.

O Esta suposición conduce al modelo de rayos de luz.

O Esta aproximación supone que una onda viaja por un medio uniforme en líneas rectas en la dirección de los rayos.

La aproximación de rayos en la óptica geométrica

O Esta aproximación es válida aun cuando la onda llegue a una abertura circular cuyo diámetro es mucho más grande en relación con la longitud de onda.

REFLEXIÓN Y REFRACCIÓN

CAP I.

Reflexión de la luz

Reflexión especular y difusa

Leyes de la reflexiónO Para superficies

planas, los rayos incidente y reflejado están en el mismo plano que la normal a la superficie.

O El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión.

Reflexión de la luz

Refracción

Leyes de la refracciónO El rayo incidente, el rayo

refractado y la normal a la superficie de separación de los medios en el punto de incidencia están en un mismo plano.

O El ángulo de refracción, 2, depende de las propiedades de los dos medios y del ángulo de incidencia:

ctev

v

sen

sen

1

2

1

2

Índice de refracción

nv

c

medioelenluzladeRapidez

vacíoelenluzladeRapidezn

Índice de refracciónO A medida que la luz

viaja de un medio a otro, su frecuencia no cambia pero su longitud de onda sí.

1

2

2

1

2

1

2

1

/

/

n

n

nc

nc

v

v

n

n

ctev

v

sen

sen

1

2

1

2

1

2

2

1

n

n

v

v

2211 sennsenn

Ley de la refracción de Snell:

PRINCIPIO DE HUYGENS

CAP I.

Principio de HuygensTodos los puntos de un frente de onda determinado se toman como fuentes puntuales de la producción de ondas secundarias esféricas, llamadas ondulaciones, las cuales se propagan hacia fuera del medio con rapidez característica de las ondas en ese medio. Después de que ha transcurrido cierto tiempo, la nueva posición del frente de onda es la superficie tangente a las ondulaciones.

Principio de Huygens

AC

CA'sin 1

AC

AD'

1sin

'11

REFLEXIÓN TOTAL INTERNA

CAP I.

Reflexión Total Interna

Reflexión Total Interna

º90sinsin 21 nn c

1

2sinn

nc

Reflexión Total Interna

Reflexión Total Interna

Reflexión Total Interna