Reflexión y refracción de la luz

NATURALEZA DE LA LUZ

Newton dijo que la luz era una particula. Hyugens dijo que la luz era una onda. Yound a traves del resultado de un experimento

demostro que la luz es una onda. Einstein explico el experimento fotoelectrico y

propuso que la luz es una particula.

Anos despues se postula la dualidad de la luz. La luz es una onda y una particula pero nunca a la vez

MEDICION DE LA VELOCIDAD DE LA LUZ

Velocidad de la luz:

c = 3x10^8 [m/s]

Hubieron varios metodos de la medicion de la luz pero el mas cercano fue el de Fizeu con un valor de 3.1x10^8.

El conociendo la distancia hacia el espejo, el numero de dientes del engranaje, y el indice de rotacion, pudo calcular esta distancia.

APROXIMACION DE RAYOS

En aproximacion de rayos se asume que todo rayo de onda viaja en linea recta y perpendicular a la superficie de onda.

Una onda que se mueve a traves de un medio viaja en linea recta en direccion de su rayo.

Se asume tambien que . Donde lambda es la longitud de onda y d es la distancia de la apertura.

LEYES DE REFLEXION

Cuando un rayo de luz incide sobre una superficie rugosa, los rayos se dirigen en direcciones randomicas. A esto se le llama reflexion difusa.

Cuando un rayo de luz incide sobre una superficie lisa, los rayos se reflejados son paralelos. A esto se le llama reflexion especular.

Cuando la reflexion es especular, el angulo de incidencia es el mismo que el angulo reflejado con respecto a la normal.

LEYES DE REFRACCION

Ley de Snell:

Indice de Refraccion:

Cuando el rayo pasa de un indice de refraccion mayor a menor, el rayo refractado se acerca a la normal. Caso contrario se aleja.

PRINCIPIO DE HUYGENS

Todo punto de un frente de onda inicial puede considerarse como una fuente de ondas esféricas secundarias que se extienden en todas las direcciones con la misma velocidad, frecuencia y longitud de onda que el frente de onda del que proceden.

Este principio se utilizo para explicar refraccion y reflexion.

DISPERSION

La dispersión de la luz es un fenómeno que se produce cuando un rayo de luz compuesta se refracta en algún medio (por ejemplo un prisma), quedando separados sus colores constituyentes.

La causa de que se produzca la dispersión es que el índice de refracción disminuye cuando aumenta la longitud de onda, de modo que las longitudes de onda más largas (rojo) se desvían menos que las cortas (azul).

REFLEXION TOTAL INTERNA

La reflexion total interna ocurre solo cuando la luz pasa de un indice de refraccion mayor a uno menor. La luz no se refracta solo se refleja y esto solo ocurre cuando el angulo de incidencia es igual al angulo critico.

Angulo Critico:

PRINCIPIO DE FERMAT

El trayecto seguido por la luz al propagarse de un punto a otro es tal que el tiempo empleado en recorrerlo es un mínimo.

Forma moderna del principio de Fermat:

El trayecto seguido por la luz al propagarse de un punto a otro es tal que el tiempo empleado en recorrerlo es estacionario respecto a posibles variaciones de la trayectoria

IMAGENES FORMADAS POR ESPEJOS PLANOS

La imagen formada por un objeto puesto al frente de un espejo plano se encuentra a la misama distancia atras del espejo como el objeto se encuentra delante del espejo.

En los espejos planos no hay aumento al reflejarse. M es igual a uno.

IMAGENES FORMADAS POR ESPEJOS ESFERICOS

Ecuacion del Espejo:

Esta ecucion se aplica para todo tipo de espejo, sea concavo o convexo.

Diagrama de Rayos:

Se utiliza para encontrar la imagen pero para poder encontrarla se necesita saber el punto focal(f) y la posicion del objeto

IMAGENES FORMADAS POR ESPEJOS ESFERICOS

Espejos convexos:

Frente Atras

f y R siempre negativo para espejos concavos

p y q positivo negativo

Espejos concavos:

Frente Atras

f y R siempre positivo para espejos concavos

p y q positivo negativo

IMAGENES FORMADAS POR REFRACCION

Una imagen se forma por refracción cuando los rayos de luz provenientes del objeto pasan de un medio de menor índice de refracción a uno de mayor índice de refracción. A partir de la ley de Snell, aplicando trigonometría en los triángulos de le figura y tomando una superficie esférica de interacción se llega a la siguiente ecuación:

LENTES DELGADAS

Las mismas ecuaciones que rigen los espejos, rigen las lentes delgadas. Es decir:

además de la ecuación del y fabricante de lentes que es: Los lentes pueden ser : Convergentes Divergentes

ABERRACIONES DE LENTES

Se producen debido a que no se cumple siempre los ángulos pequeños asumidos en el análisis de lentes. Estas aberraciones pueden ser esféricas, cromáticas o de coma.

Aberración esférica Aberración Cromática

LA CAMARA FOTOGRAFICA

Es un instrumento óptico simple que sirve para capturar imágenes. Consta de el visor, el objetivo (conjunto de lentes), el obturador, el elemento fotosensible (rollo) y el diafragma.

EL OJO

Es desde todo punto de vista una maravilla fisiológica, usa mecanismos muchos más complejos que la cámara para capturar las imágenes pero puede verse afectado por enfermedades como son la hipermetropía, la miopía, el astigmatismo y la presbicia(vista cansada).

Ojo hipermétrope Ojo miope

LA LENTE DE AUMENTO

Consiste de un lente convergente simple, que aumenta aparentemente el tamaño de un objeto.

El aumento angular se define como:que es la relación entre el ángulo que forma el objeto con el lente en uso con el ángulo que forma el objeto con el eje del ojo.

EL MICROSCOPIO COMPUESTO

Sirve para observar con detalle objetos muy diminutos y esta formado por dos lentes: el ocular y el objetivo.

Magnificación lateral Magnificación angular Magnificación del objetivo del ocular total de la imagen

EL TELESCOPIO

Existen dos tipos fundamentales de telescopios: El telescopio de refracción y el telescopio de reflexión.

Telescopio de refracción Telescopio de reflexión