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- 1. III° UNIDAD: ÓPTICA ⚫Parte de la física que estudia todos los fenómenos relacionados con la luz
- 2. Divergentes Convergentes Planos Esféricos La luz Refracción Reflexión Experimenta Cóncavos Convexos Produce imágenes en Espejos Produce imágenes en Lentes Corrigen Defectos de la visión
- 3. ⚫Naturaleza de la luz ENFOQUE HISTÓRICO DE LA LUZ
- 4. ISAAC NEWTON 1642 - 1727 ⚫ Según Newton en 1671, la luz consistía en un flujo de pequeñísimas partículas o corpúsculos sin masa emitidos por las fuentes luminosas que se movían con gran rapidez y en línea recta. ⚫ Explica la formación de la sombra y la reflexión de la luz. ⚫ Pero no explicaba el fenómeno de la refracción y la difracción. ⚫ Este modelo fue aceptado por el prestigio que tenía Newton
- 5. CHRISTIAN HUYGENS 1629 - 1695 ⚫ Este científico holandés en 1678. ⚫ Postulaba que la luz emitida por una fuente estaba formada por ondas semejantes a las del sonido y que necesita un medio material para propagarse, denominado éter. ⚫ Explicaba: ⚫ La propagación rectilínea de la luz. ⚫ La reflexión de la luz.
- 6. Niels Bohr En 1913, el físico danés Niels Bohr (1885-1962), basándose en los estudios de Max Planck y de Rutherford, propuso un nuevo modelo de átomo. ✔ Cuando el electrón salta de una órbita a otra, emite o absorbe un fotón de luz. ✔ Si un electrón salta de una órbita externa a una más cercana al núcleo, libera energía. Esta, dependiendo de la magnitud del salto, puede ser luz visible o cualquier otro tipo de radiación electromagnética. ✔ Finalmente, a partir de este modelo atómico, se comprendió cómo se producía la luz y se retomó el modelo corpuscular de Newton
- 7. Teoría actual de la luz ⚫ La verdad es que ambos modelos de Newton y Huygens tiene aspectos de la teoría actual de la Luz ⚫ En 1924, basándose en los trabajos de Einstein y Planck, se plantea la naturaleza dual de la luz, es decir, la luz muestra propiedades tanto de ondas como de partículas
- 8. ¿Qué es la luz? EN CONCLUSIÓN : ⚫ En el SIGLO XIX se acepta el modelo ondulatorio. ⚫ SIGLO XX: La luz tiene propiedades de onda y partícula ⚫ La luz viaja por el espacio a través de ondas que llevan el fotón. ⚫ El fotón NO posee masa y se mueve a la velocidad de la luz 300000 km/s. ⚫ La energía de la luz es proporcional a la frecuencia de esta. Esta energía se organiza en el espectro electromagnético
- 9. ESPECTRO VISIBLE Es una pequeña porción del espectro electromagnético cuyas longitudes de onda oscilan entre los 700 nm (para el color rojo) y los 400 nm (para el color violeta). Transporta mayor energía que las ondas infrarrojas. 1 Nanómetro = 1 X 10-9 m
- 10. Óptica geométrica ⚫ Considera la luz como un rayo luminoso, que viaja en línea recta. Un rayo luminoso es una abstracción, que permite representar la luz en forma simplificada. Sombra y penumbra Eclipses de sol y luna La formación de imágenes en espejos planos y esférico. La formación de imágenes en lentes.
- 11. PROPAGACION RECTILINEA DE LA LUZ: La luz se propaga desde una fuente de luz en una línea recta. ⚫ Dependiendo de los medios materiales la luz puede interactuar de distinta forma, y estos se clasifican: ⚫ Transparentes: dejan pasar la luz y se puede reconocer los que esta al otro lado. ⚫ Opacos: No dejan pasar la luz. Ejemplo una muralla ⚫ Translúcidos: Dejan pasar la luz pero no permiten reconocer lo que esta al otro lado.
- 12. Fenómenos que se explican por la propagación rectilínea de la luz ⚫ Solo sombra: Foco de luz puntual o pequeño
- 14. El eclipse de sol: Se produce cuando se alinea el Sol, la Luna y la Tierra. La luna proyecta un cono de sombra y penumbra. Existen eclipse total y parcial de Sol
- 16. Eclipse de luna ⚫ Se produce cuando se alinea el Sol, la Tierra y la luna. La tierra proyecta un cono de sombra y penumbra. ⚫ Se produce eclipse total de luna cuando la luna ingresa al cono de sombra. ⚫ Se produce eclipse parcial de luna, cuando la luna ingresa a la zona de la penumbra
- 17. COMPARANDO ECLIPSE DE SOL Y DE LUNA
- 18. En la reflexión de la luz: ⚫ No hay cambio de medio, es decir, la onda incidente y reflejada viajan por el mismo medio. No cambia: ⚫ La velocidad ⚫ La longitud de ondas ⚫ El periodo ⚫ La frecuencia.
- 19. LEY DE LA REFLEXIÓN
- 20. Reflexión especular: Si la luz incide sobre una superficie pulida (como un espejo), esta es reflejada en la misma dirección, lo que permite que se formen imágenes en ella. Reflexión Difusa: Cuando la luz incide sobre una superficie muy irregular, esta se refleja en múltiples direcciones. Por ello, no es posible que se forme una imagen en ella. Este tipo de reflexión nos permite ver todo lo que nos rodea Recuerde que existen dos tipos de reflexión de la luz
- 21. ESPEJO PLANO: ⚫ SUPERFICIE LISA , PLANA Y BRILLANTE, CAPAZ DE REFLEJAR LA LUZ ⚫ LA IMAGEN QUE SE FORMA ES: ⚫ Imagen virtual: es la imagen que se forma “dentro” del espejo, se forma por las prolongaciones de los rayos reflejados. ⚫ Igual tamaño: el objeto forma una imagen de igual tamaño que el objeto. ⚫ Derecha: significa que no esta invertida. ⚫ Equidistante: la distancia entre el objeto y espejo, es igual a la distancia entre la imagen y el espejo.
- 22. F L E C H A
- 24. FORMACION DE IMÁGENES EN ESPEJOS PLANOS
- 25. Altura mínima necesaria para verse de cuerpo entero en un espejo plano.
- 27. ESPEJOS ANGULARES ⚫ Son espejos planos cuya unión forma un cierto ángulo. Si se coloca un objeto, se pueden observar varias imágenes, de acuerdo al ángulo formado. Por ejemplo cuando se coloca dos espejos planos formando un ángulo de 90°, se forman tres imágenes y la imagen del centro no presenta inversión lateral ⚫ Donde: N = número de imágenes ⚫ = Ángulo entre los espejos planos
- 29. Ángulo N° de imágenes 30° 11 45° 8 60° 5 72° 4 90° 3 120° 2 180° 1 Espejos paralelos forman infinitas imágenes.
- 32. Espejos esféricos ⚫ Son aquellos espejos cuya superficie reflectora pertenece a un casquete esférico o esfera.
- 33. ESPEJO CÓNCAVO o convergente ⚫ Son aquellos cuya superficie reflectora es la interna, en un casquete esférico. ⚫ Se llaman espejos convergentes, ya que un haz de luz paralelo al eje principal se reflejaran todos hacia un punto llamado FOCO REAL.
- 34. ESPEJOS CONVEXOS o divergentes ⚫ Son aquellos cuya superficie reflectora del casquete esférico es la externa. ⚫ Se llaman espejos divergentes porque un haz de luz paralelo al eje principal, se reflejará de tal forma que los rayos reflejados divergen y las prolongaciones de los rayos reflejados convergen en un punto llamado foco virtual.
- 35. ESPEJO CÓNCAVO ESPEJO CONVEXO
- 36. Espejos cóncavos
- 38. Elementos de un espejos esférico EJE PRINCIPAL U ÓPTICO VÉRTICE: V
- 39. ⚫ Eje principal u óptico: es una recta imaginaria que pasa por el punto central del espejo, contiene el foco, el vértice y el centro geométrico. ⚫ C: Centro geométrico: centro de la esfera a la cual pertenece el espejo. ⚫ V: Vértice: Es el punto donde el eje principal toca el espejo. ⚫ F: Foco luminoso: Es el punto medio entre CV, ubicado sobre el eje principal. ⚫ f: distancia focal: es la distancia entre el foco y el vértice.
- 40. RAYOS PRINCIPALES O NOTABLES 1) Un rayo luminoso, que incide paralelo al eje principal del espejo, se refleja teniendo como dirección de reflexión el foco. V V
- 41. 2) Un rayo luminoso que pasa por el foco (o se dirige a él) se refleja paralelo al eje óptico.
- 42. 3) Un rayo de luz, que luego de pasar por el radio de curvatura (o dirigirse a él) incide en el espejo, se refleja por la misma trayectoria del rayo incidente.
- 47. Características de la imagen ⚫ Puede ser. ⚫ Derecha o invertida ⚫ Menor ,igual o mayor tamaño ⚫ Real o virtual
- 48. Repita el ejercicio anterior para espejo convexo. Características: - Pequeña - Virtual - Derecha
- 50. Rayos notables o principales– Espejos cóncavos
- 51. Rayos notables - espejo convexo
- 52. Cuadro resumen ubicación Espejo cóncavo Espejo convexo Entre el infinito y C INVERTIDA - REAL - MENOR TAMAÑO VIRTUAL – DERECHA- MENOR TAMAÑO Sobre C INVERTIDA - REAL - IGUAL TAMAÑO VIRTUAL – DERECHA- MENOR TAMAÑO Entre C y F INVERTIDA - REAL - MAYOR TAMAÑO VIRTUAL – DERECHA- MENOR TAMAÑO Sobre F NO SE FORMA IMAGEN VIRTUAL – DERECHA- MENOR TAMAÑO Entre F y V VIRTUAL – DERECHA- MAYOR TAMAÑO VIRTUAL – DERECHA- MENOR TAMAÑO
- 53. REFRACCIÓN DE LA LUZ Cuando la onda o frente de ondas cambia de un medio de propagación a otro distinto, entonces cambia: Cambia la velocidad de propagación de las ondas Se refractan, es decir su dirección de propagación cambia. Se modifica su longitud de onda. Pero NUNCA se modifica la frecuencia
- 54. Índice de refracción: n 300000 km/s = 3 x 10 8 m/s
- 57. LEYES DE LA REFRACCIÓN ⚫ 1) El rayo incidente, el rayo refractado y la normal están en un mismo plano.
- 58. 2) Si la luz pasa de un medio de menor a mayor índice de refracción, el rayo refractado se acerca a la normal y la velocidad disminuye.
- 59. 3) Si la luz pasa de un medio de mayor a menor índice de refracción, el rayo refractado se aleja a la normal y la velocidad aumenta.
- 60. Ley de Snell o Descartes ⚫
- 61. EJEMPLOS DE REFRACCIÓN ⚫ POSICIÓN APARENTE DE LAS ESTRELLAS ⚫ La atmósfera está hecha con capas de diferente densidad y temperatura.
- 62. REFLEXIÓN TOTAL O INTERNA ⚫ Este fenómeno se produce bajo dos condiciones: ⚫ 1) Que la luz pase de un medio de mayor índice de refracción a otro de menor índice de refracción. ⚫ 2) Que la luz incida con un ángulo mayor que el ángulo límite: ⚫ Ángulo límite: Ángulo de incidencia que produce la máxima refracción. Es decir el ángulo refractado mide 90°
- 63. REFLEXIÓN INTERNA ⚫ AIRE ⚫ AGU A
- 64. Reflexión interna total ⚫ En la superficie de contacto de dos materiales aparecen la reflexión y la refracción. Fig a ⚫ Sucede cuando la luz pasa a un medio con un índice de refracción mayor y el ángulo de incidencia es mayor que un cierto ángulo crítico
- 66. ⚫ Éste es un fenómeno diferente, que no tiene que ver con la interacción con la atmósfera sino con la refracción. ⚫ La atmósfera en ese momento está haciendo como si fuera una lente, está desviando los rayos del Sol de tal manera que llegan a nuestros ojos en direcciones diferentes de las que tienen antes de llegar a la atmósfera. Y por eso vemos el Sol deformado, achatado. ⚫ Es un efecto de refracción, no de esparcimiento.
- 67. Ejemplos de reflexión total
- 70. ¿Cómo se ve desde dentro del agua hacia afuera y viceversa? ⚫ Fenómeno de refracción
- 72. ⚫ La atmósfera tienen diferente capa y por tanto diferentes índice de refracción , entonces la luz se refracta distorsión de la forma de la Luna o el Sol en el horizonte.
- 73. Reflexión total: fibra óptica ●Guías de luz: son fibras ópticas usadas en comunicación, medicina, ciencia, decoración, fotografía….
- 74. LENTES: ⚫ SON SISTEMAS ÓPTICOS CONSTITUIDOS POR UN MEDIO HOMOGÉNEO Y TRANSPARENTES LIMITADO POR DOS CARAS ESFERICAS, QUE DEJAN PASAR LA LUZ Y LA REFRACTAN. ⚫ Pueden tener una cara plana. ⚫ Símbolos de lentes
- 75. Tipos de lentes
- 76. Lente convergente o biconvexa Lente divergente o bicóncava
- 77. Rayos principales para lentes ⚫ 1) Todo rayo luminoso que incide paralelo al eje principal, se refracta pasando por el foco. ⚫ 2)Todo rayo luminoso que incide pasando por el vértice o centro óptico, se refracta sin cambiar de dirección ⚫ 3) Todo rayo luminoso que incide pasando por el foco, se refracta paralelo al eje principal
- 78. Resumiendo
- 82. 1) Todo rayo luminoso paralelo al eje principal, se refracta de tal forma que la prolongación del rayo refractado pasa por el foco 2)Todo rayo que incide con dirección al foco, se refractara paralelo al eje principal 3)Todo rayo luminoso que incide pasando por el vértice o centro óptico, se refracta sin cambiar de dirección
- 83. Resumiendo
- 87. C2 C1 AIRE AIRE O f’ f ACERCO EL OBJETO IMAGEN VIRUTAL DERECHA VA AUMENTANDO EL TAMAÑO PERO SIEMPRE MENOR QUE EL OBJETO
- 88. Cuadro resumen ubicación Lente convergente o biconvexa Lente divergente o bicóncavo Entre el infinito y C INVERTIDA - REAL - MENOR TAMAÑO VIRTUAL – DERECHA- MENOR TAMAÑO Sobre C INVERTIDA - REAL IGUAL TAMAÑO VIRTUAL – DERECHA- MENOR TAMAÑO Entre C y F INVERTIDA - REAL - MAYOR TAMAÑO VIRTUAL – DERECHA- MENOR TAMAÑO Sobre F NO SE FORMA IMAGEN VIRTUAL – DERECHA- MENOR TAMAÑO Entre F y V VIRTUAL – DERECHA- MAYOR TAMAÑO VIRTUAL – DERECHA- MENOR TAMAÑO
- 89. EL OJO: ÓRGANO DE LA VISIÓN
- 90. El ojo ⚫ Su diámetro es aproximadamente 2,5 cm. ⚫ Forma una imagen real, invertida y pequeña ⚫ Posee cuatro medios refractores: la córnea, humor acuoso, cristalino y humor vítreo. ⚫ Posee dos lente: la córnea de convergencia fija y el cristalino de convergencia variable
- 92. 1) Globo ocular mas alargado 2) Exceso de convergencia 3) La imagen se forma delante la retina. 4) Ve mal de lejos y bien de cerca 5) Para su corrección se utiliza un lente divergente El ojo miope se caracteriza por:
- 93. VISION DE UN OJO MIOPE
- 94. HIPERMETROPÍA Características • GLOBO OCULAR MAS ACHATADO • DEFICIT DE CONVERGENCIA • IMAGEN SE FORMA DETRÁS DE LA RETINA, • VE MAL DE CERCA Y BIEN DE LEJOS • PARA SU CORRECCIÓN SE UTILIZA UN LENTE CONVERGENTE
- 95. Visión de un hipermetropía
- 96. Visión ojo con Presbicia ⚫ Defecto adquirido con la edad y el trabajo intelectual. ⚫ El cristalino pierde flexibilidad ⚫ Los músculos ciliares se debilitan. ⚫ El poder de acomodación disminuye. ⚫ El punto próximo se aleja. ⚫ Se presenta entre los 40 a 50 años de edad. ⚫ Se mejora con un lente convergente. ⚫ Ojo miope con presbicia, se corrige con lente bifocal
- 97. Dispersión de la luz
- 98. ⚫ Las gotas de agua actúan como prismas. ⚫ La luz de cada color corresponde a una longitud y frecuencia distinta. ⚫ No todos los colores se refractan de la misma forma. ⚫ La velocidad luz en el vacío es la misma para todas las longitudes de onda ⚫ Cada rayo de luz tiene una velocidad distinta dentro de un medio material. ⚫ Esto se debe a que el material(prisma) presenta un mayor índice de refracción a los rayos de menor longitud de onda y viceversa. ⚫ La velocidad de la luz dependerá de la longitud de onda. ⚫ Entonces, se dirá que un medio que produce dispersión de la luz cuando presente esta propiedad. Dispersión de la luz
- 99. REFRACCION Y SEPARACION DE LOS COLORES
- 103. Un arcoíris es un fenómeno óptico y meteorológico que consiste en la aparición en el cielo de un arco o más de luz multicolor. Los colores se debe la descomposición de la luz solar en el espectro visible. El cual se produce por refracción, cuando los rayos del sol atraviesan pequeñas gotas de agua contenidas en la atmósfera terrestre. Es un arco compuesto de arcos concéntricos de colores. El rojo hacia la parte exterior del arco y el violeta hacia el interior. A altitud suficiente, por ejemplo cuando se viaja en avión, el arcoíris se puede observar en forma de círculo completo.
- 105. Hasta seis arcoíris se han observado en Noruega
- 109. Polarización de la luz ⚫ Sólo se puede presenta en los movimientos ondulatorios transversales. ⚫ Se produce polarización cuando se consigue que la vibración se realiza en una dirección determinada
- 114. v) Polarización de una onda ⚫ Propiedad de las ondas transversales: la vibración es perpendicular a la dirección de la propagación. ⚫ Se define la dirección de polarización como la dirección de vibración del campo eléctrico E, el cual determina el plano de polarización