UNIT 5 THE LIGHT

LO QUE TENGO QUE SABER DE ESTE TEMA

1) Conocer la naturaleza ondulatoria de la luz y su velocidad de propagación por el vacío.

2)Entender el mecanismo de formación de las sombras, las penumbras y los eclipses como una consecuencia de la propagación rectilínea de la luz.

3)Comprender la ley de la reflexión y su aplicación en la formación de imágenes en espejos planos y curvos.

4)Distinguir el mecanismo de formación de imágenes en lentes.5)Conocer el fenómeno de refracción de la luz y su aplicación en la

formación de imágenes a través de lentes.6)Comprender el mecanismo que permite la visión de los objetos.7)Conocer los procesos (transmisión y reflexión) que hacen que los objetos

presenten colores.8) Identificar las distintas partes del ojo, relacionándolas con las funciones

que desempeñan, y conocer los principales defectos de la vista.

INTRODUCCIÓN

Concepto de onda

Una onda es la propagación de una vibración o perturbación originada en un foco emisor que se transmite a través del espacio u otro medio capaz de propagarla sin transporte de materia.

Tipos de ondasSegún el medio que necesitan para propagarse.

• Mecánicas: se transmiten por medios materiales. • Electromagnéticas: se transmiten por todos los medios.

LA LUZ

La luz consiste en una forma de energía, emitida por los cuerpos y que nos permite percibirlos mediante la vista.Las ondas electromagnéticas no requieren medio material para su propagación.

La luz es una onda electromagnética que no requiere medio material para su propagación (la luz del Sol llega a la Tierra después de recorrer una gran distancia en el vacío).

La luz que procede de un objeto visible se transmite mediante un movimiento ondulatorio hasta llegar a nuestros ojos. Desde allí se envía un estímulo al cerebro que lo interpreta como una imagen.

LA LUZ

Las ondas electromagnéticas se clasifican según su frecuencia como se detalla en la siguiente figura, esta se conoce como espectro electromagnético.

Por tanto nuestros ojos funcionan como antenas receptoras de las ondas electromagnéticas comprendidas, aproximadamente, entre las frecuencias de 4·1014 Hz (para el color rojo) y unos 8·1014 Hz (para el color violeta).

PROPIEDADES DE LA LUZ

La velocidad de propagación de la luz depende del medio. En el vacío (o en el aire) es de 300 000 km/s; en cualquier otro medio su valor es menor.

PROPERTIES OF LIGHT

A diferencia del sonido, la luz se puede propagar en el vacío o en otros medios materiales, sin embargo, estos medios materiales ofrecen resistencia al paso de la luz.

Todas las ondas electromagnéticas se propagan en el vacío a la velocidad de 300 000 km/s , que se conoce como “velocidad de la luz en el vacío” y se simboliza por la letra “ c”, (c=300 000km/s).

La velocidad de propagación de la luz depende del medio. En el vacío (o en el aire) es de 300 000 km/s; en cualquier otro medio su valor es menor.

• Light travels in straight line.● Light reflect over surfaces.● Light refract when going from one place to another.

PROPIEDADES DE LA LUZ

1-LA LUZ SE PROPAGA EN LINEA RECTA

Si observas las imágenes de la página 83 del libro, verás que los dos haces de luz, una láser y otra blanca se propagan en línea recta, se pueden ver porque en el ambiente hay humo o partículas en suspensión. Esas imágenes demuestran un hecho que ya se conocía desde la Antigüedad: La luz se propaga en línea recta.

Llamamos rayo de luz a una línea recta que representa la dirección y una flecha que indica el sentido de la propagación de la luz.

¡OJO! El rayo es una representación de un haz de luz , no es real se usa como “abstracción” para representar el movimiento de la luz. El haz de luz es una realidad física, cuando se hace pasar una luz por un orificio pequeño se produce un haz de luz.

PROPIEDADES DE LA LUZ

1-LA LUZ SE PROPAGA EN LINEA RECTA

Un hecho que demuestra la propagación rectilínea de la luz es cuando un objeto se interpone entre el foco de luz y una superficie, la luz interceptada por el objeto no llega a la superficie y se produce una sombra.

Sombras, penumbras y eclipses.

Foco de luz lejos del objeto genera una sombra nítida.

Foco de luz cerca del objeto genera una sombra con una zona de penumbra alrededor.

PROPIEDADES DE LA LUZ

1-LA LUZ SE PROPAGA EN LINEA RECTA

Sombras, penumbras y eclipses.

Foco de luz lejos del objeto genera una sombra nítida.

PROPIEDADES DE LA LUZ

1-LA LUZ SE PROPAGA EN LINEA RECTA

Sombras, penumbras y eclipses.

PROPIEDADES DE LA LUZ

2- LA LUZ SE REFLEJA

Definición : La reflexión de la luz es el cambio de dirección que experimenta la luz al chocar con los cuerpos. La luz reflejada sigue propagándose por el mismo medio que la luz incidente .

1. El rayo incidente, el reflejado y la normal (perpendicular al espejo en el punto en que incide el rayo) están en un mismo plano perpendicular a la superficie.

Leyes fundamentales de reflexión de la luz.

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

PROPIEDADES DE LA LUZ

2- LA LUZ SE REFLEJA

¿Por qué vemos los objetos?

Podemos ver los objetos que nos rodean porque la luz que llega a ellos se refleja y va hasta nuestros ojos.Hay dos tipos de reflexión de la luz:●Si la superficie en la que se refleja es perfectamente lisa, todos los rayos salen reflejados en la misma dirección: reflexión especular , esta se produce en los espejos y en el agua totalmente lisa y en calma.●Si la superficie presenta rugosidades, los rayos salen reflejados en todas direcciones. Este tipo se denomina reflexión difusa.La reflexión difusa de las superficies de los objetos hace que podamos verlos, apreciando sus formas.

r = sL = MLa imagen es derecha en relación al objeto (arriba del objeto es arriba de la imagen); pero si la persona cierra el ojo derecho la imagen cierra el izquierdoA nuestros ojos el objeto parece estar situado al “otro lado del espejo”. Esta imagen “detrás del espejo” se denomina imagen virtual .

Imágenes en espejos planos

El procedimiento que se sigue para dibujar la imagen reflejada en un espejo plano es muy sencillo: se dibuja una recta perpendicular desde cada punto del objeto al espejo y se prolonga exactamente la misma distancia por detrás de este. Uniendo luego todos los puntos, se obtiene la imagen.

¿CÓMO SE VERÍA ESTE CAMALEÓN REFLEJADO EN EL ESPEJO?

Los espejos curvos pueden ser cóncavos (superficie curva con la parte central más hundida) y convexos (Superficie curva con la parte central saliente).

Imágenes en espejos curvos

Si observas los diagramas de arriba, todos los rayos que llegan paralelos a un espejo cóncavo convergen en un mismo punto, que se denomina foco del espejo. Como el espejo cóncavo puede considerarse la sección de una esfera, el foco (F) se localizará en el punto medio entre el centro de curvatura (C) de la esfera y el espejo. Si el espejo es convexo, los rayos se juntarán por detrás del espejo si prolongamos los rayos reflejados, es decir, el foco del espejo convexo se encontrará por detrás del mismo.

Desde la parte superior del objeto, se traza un rayo paralelo al eje (rayo 1), que pasará por el foco al reflejarse en el espejo

Desde la misma parte superior, se traza otro rayo que pase por C (rayo 2). Este rayo es perpendicular al espejo y saldrá reflejado en la misma dirección.

El punto donde se corten los dos rayos (o sus prolongaciones) será la parte superior de la imagen.

¿Qué ocurre aquí?

PROPIEDADES DE LA LUZ

3- LA LUZ SE REFRACTA

Cuando la luz pasa de un medio a otro diferente cambia su velocidad de propagación, esto hace que la trayectoria de la luz cambie y el objeto de observa a nuestros ojos como doblado.Definición: La refracción de la Luz es el cambio de dirección que experimentan los rayos luminosos al pasar de un medio a otro en el que se propaga a distinta velocidad.

PROPIEDADES DE LA LUZ

3- LA LUZ SE REFRACTA

1)El rayo refractado, el incidente y la normal se encuentran en el mismo plano.2)El rayo refractado se acerca a la normal cuando pasa de un medio en el que se propaga a mayor velocidad a otro en el que se propaga a menor velocidad. Y se aleja de la normal al pasar a un medio en el que se propaga a mayor velocidad.

Índice de refracción es la relación que hay entre la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad de la luz en el medio en que se propaga. Su símbolo es ( n) y la fórmula que nos permite calcularlo:

Leyes fundamentales de la refracción

PROPIEDADES DE LA LUZ

3- LA LUZ SE REFRACTA

Dispersión de la luz

La dispersión de la luz consiste en laseparación de la luz en sus colorescomponentes por efecto de la refracción.Así pues, si un rayo de luz blanca incidesobre un prisma óptico, cada radiaciónsimple se refracta con un ánguloDiferente, apareciendo una sucesióncontinua de colores que denominamosespectro de la luz blanca.

PROPIEDADES DE LA LUZ

3- LA LUZ SE REFRACTA

Dispersión de la luz

Una lente es un sistema óptico cuyo fin es la formación de imágenes usando la propiedad de la refracción.Las lentes se emplean para muchos fines: gafas, lupas, prismáticos, proyectores, cámaras fotográficas….. Se distinguen dos tipos de lentes:

●Lentes divergentes: Son más delgadas por el centro que por los extremos. Los rayos refractados se separan, no se juntan.

●Lentes convergentes: Son más gruesas por el centro que por los extremos. Los rayos refractados por estas lentes convergen (se juntan) en un punto que se llama foco .

Lentes

LIGHT AND MATTER. THE COLOUR OF THINGS

LUZ Y MATERIA: LOS COLORES DE LAS COSAS

Mezcla aditiva de colores: suma de luces

¿A qué se debe el hecho de que muchos cuerpos presenten colores?La luz blanca se compone de los diferentes colores del arco iris:

Violeta, Azul, Verde, Amarillo , Naranja y Rojo.

En realidad existen tres colores denominados primarios: Rojo, verde y azul, que al mezclarse en diferentes proporciones dan todos los demás. Si se mezclan en proporciones iguales dan el color Blanco.

LUZ Y MATERIA: LOS COLORES DE LAS COSAS

El color de los cuerpos

Cuerpos transparentes: Color por transmisión: algunos materiales transparentes absorben toda la gama menos uno, que es el que permite que se transmita y da color al material transparente.

Cuerpos opacos: Color por reflexión: La mayor parte de los materiales pueden absorber unos colores y reflejar otros. El color o colores que reflejan es el que percibimos como el color del cuerpo.Un cuerpo es blanco cuando refleja todos los colores y es negro cuando absorbe todos los colores.Por esto el color de un cuerpo depende de la luz que lo ilumine. Si un cuerpo blanco se ilumina con luz azul el cuerpo se ve azul.

EL OJO Y LA VISTA

El ojo humano es un complejo instrumento óptico gracias al cual podemos percibir todos los fenómenos de la luz que se han expuesto en esta unidad. El globo ocular es una esfera gelatinosa protegida por una capa resistente llamada esclerótica . La luz penetra por la parte frontal y transparente de la esclerótica, que recibe el nombre de córnea . El iris regula la cantidad de luz que pasa a través de la pupila .

EL OJO Y LA VISTA

Una vez dentro del globo ocular, la luz es focalizada por una lente convergente, el cristalino , hacia la retina , una finísima capa donde se encuentran las células receptoras, los conos y los bastones .Los bastones se excitan por la luz de baja intensidad, pero no son sensibles al color, y permiten la visión nocturna (con muy poca luz). Su insensibilidad al color explica que no se puedan distinguir colores de noche. Los conos son sensibles al color, se excitan por la luz intensa y son los responsables de la visión en colores bajo fuentes de luz.

EL OJO Y LA VISTA

Miopía

En los ojos con un globo ocular anormalmente grande, el cristalino no puede enfocar bien y la imagen de los objetos lejanos se forma delante de la retina y no en su superficie. En consecuencia, los miopes ven borrosos los objetos lejanos, pero bien los cercanos .Este defecto se corrige utilizando lentes divergentes que trasladan la imagen más atrás, hasta la retina.

Defectos de la vista

EL OJO Y LA VISTA

Hipermetropía

Un defecto en el tamaño del globo ocular, que es más pequeño de lo normal, hace que la imagen de los objetos cercanos se forme detrás de la retina. El ojo

hipermétrope ve mal de cerca, pero bien de lejos.Este defecto se corrige utilizando una lente convergente.

Defectos de la vista

Astigmatismo

Es un defecto muy habitual que se debe a deformaciones en la curvatura de la córnea. La visión no es nítida.