OPTICA GEOMÉTRICA

Como el Sol no es una fuente puntual, el cono de sombra que se produce al interponerse la Tierra o la Luna incluye zonas o regiones de Penumbra y otras más oscuras llamadas zonas de Umbra.

ECLIPSE DE LUNA

ECLIPSE DE SOL

Eclipse lunar

Eclipse de Sol

SolarEclipse

ESTUDIO DE LOS ESPEJOS La óptica geométrica utiliza:

el concepto de rayo para representar la propagación rectilínea de la luz. la Ley de Reflexión. fuentes puntuales de luz.

I.-ESPEJOS PLANOS

objecto

imágen

LEYES DE REFLEXIÓN

θr θi

Espejo

normal

Rayo incidente

Rayo reflejado

1) El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal están contenidos en el mismo plano.

2) El rayo incidente y el rayo reflejado forman igual ángulo respecto de la línea normal.

TIPOS DE REFLEXIÓN

FORMACIÓN DE IMÁGENES EN ESPEJO PLANO

IMAGEN DE UN PUNTO LUMINOSO

Q es la imagen de P

IMAGEN DE UN OBJETO

hiho

do di

Resumiendo:

La altura del objeto y la altura de la imagen son iguales.

La distancia objeto espejo es igual es igual a la distancia imagen espejo.

La imagen es virtual, o sea, los rayos de luz parecen provenir de la imagen.

La imagen es derecha, o sea, se orienta igual que el objeto.

ESPEJOS PERPENDICULARES

Espejos en un ángulo cualquiera a

Experimentando con espejos para diferentes ángulos entre ellosSe encuentra que la relación con el número de imágenes que se forman es:

𝑵 °=𝟑𝟔𝟎𝜶

−𝟏

Ejercicio 1:

Si a = 90° ¿Cuántas imágenes se forman?

Ejercicio 2:

Si el número de imágenes formadas es 29, ¿en qué ángulo se deben poner los espejos?

ESPEJOS ESFERICOS

Un espejo esferico es parte de una superficie esferica. Si sobre el incide un haz de rayos paralelos, cada rayo del haz reflejado pasa por un punto llamado foco.

ESPEJO CÓNCAVO

C F VEje optico

espejo

C: centro de curvaturaF: focoV: vertice FV : distancia focal, tal que CF=FV

FORMACION DE IMAGENES

Se usan los rayos principales

Rayo 1: el rayo que incide paralelo al eje óptico se refleja pasando por el foco.

Rayo 2: el rayo que pasa por el foco o incide en la dirección del foco se refleja paralelo al eje óptico.

Rayo 3: el rayo que pasa por el centro de curvatura o incide en su dirección, se devuelve por el mismo camino.

RAYO 1

C F VEje optico

espejo

RAYO 2

C F VEje optico

espejo

RAYO 3

C F VEje optico

espejo

ESPEJO CONCAVO

Cuando el objeto se ubica mas alla del centro de curvatura la imagen es real, invertida y mas chica que el objeto.

EN LA REALIDAD…

ESPEJO CONCAVO

Si el objeto se ubica entre el foco y el vértice del espejo cóncavo, la imagen es virtual, derecha y más grande que el objeto.

EN LA REALIDAD…

ESPEJO CONCAVO

ESPEJO CONVEXO

Cuando un objeto se ubica frente a un espejo convexo, la imagen siempre es virtual, derecha y más chica que el objeto.

LA REALIDAD

LENTES

Lente divergenteLente convergente

RAYOS PRINCIPALES EN LENTES

Rayo 1: El rayo que incide paralelo al eje optico se refracta pasando por el foco del lado contrario al objeto o siguiendo la direccion de la recta que une el foco con el objeto.

Rayo 2: El rayo que incide segun la direccion del foco del lado contrario al objeto, se refracta paralelo al eje optico.

Rayo 3 : El rayo que incide en el vertice del lente no se desvia.

LENTE CONVERGENTE

O

I

• Imagen real• Orientacion invertida• De mayor medida que el objeto

OI F1

F2

• Imagen virtual• Orientacion derecha• Mas grande que el objeto

LENTE DIVERGENTE

La formacion de imagenes en este lente es igual al espejo convexo,es decir, siempre es virtual, derecho y mas peque;a que el objeto.

EL OJO

OJO

OJO NORMAL

La mayor parte de los objetos que a diario observamos están fuera de la distancia focal del ojo. Al cristalino llega un haz de rayos paralelos que se refracta y formando una imagen real e invertida del objeto sobre la retina.

OJO NORMAL

El cristalino se estira y “adelgaza” para enfocar correctamente los objetos lejanos.

OJO NORMAL

Para objetos cercanos, el cristalino adapta su enfoque aumentandosu espesor y asi enfocar correctamente los objetos cercanos.

PROBLEMAS DE LA VISIÓN

MIOPIA

El miope tiene dificultades en la visión lejana de objetos.En términos opticos, el cristalino forma la imagen antes de la retina.

UN OJO ALARGADO ES UNA CONDICIÓN NATURAL DEL OJO MIOPE.

CORRECCION MIOPIA

Un lente bicóncavo o divergente abre los rayos antes de ingresar al cristalino. De esta forma la Imagen se forma sobre la retina.

HIPERMETROPIA

El ojo hipermétrope tiene problemas en la visión cercana de objetos.De acuerdo al esquema, forma las imágenes detrás de la retina.

UN OJO APLANADO ES UNA CONDICION NATURAL DE HIPERMETROPIA

HIPERMETROPÍA Y SU CORRECCIÓN

Se corrige usando una lente convergente que cierra el haz de rayos antes de entrar al cristalino.

PRESBICIE

Es un tipo de hipermetropía que aparece con la edad ( ~40 años ) tanto en hombres como en mujeres. Obviamente se corrige con el uso de lentes convergentes o biconvexos.

OJO NORMAL (CRISTALINO TRANSPARENTE)

OJO CON CATARATAS

Pérdida de transparencia del cristalino. La luz proveniente de los objetos se refracta con dificultad en el cristalino y no forma imagen sobre la retina.

MAS SOBRE REFRACCION DE LA LUZ

Cuando un rayo de luz incide en angulo en la separacion de dos medios se refracta y cambia su direccion de propagacion, dependiendo de los indices de refraccion de los medios. Sin embargo la frecuencia de la luz incidente y la refractada es la misma, es decir , la luz cambia de medio alterando su rapidez, longitud de onda pero no su frecuencia o periodo, o sea mantiene su color.

normal

normal

aire

aire

θr

θi

θr

θi

vidrio

El rayo se refracta primero al entrar al vidrio y se acerca a la normal. Luego se refracta al pasar al aire, recuperando el angulo inicial de incidencia

INDICE DE REFRACCION

Se define como el cuociente entre la rapidez de la luz en vacio y la rapidez que la luz alcanza en dicho medio. Se simboliza con una n.

𝒏=𝒄𝒗

c: rapidez de la luz en el vacio, v: rapidez de la luz en el medio.

MIENTRAS MAYOR SEA EL INDICE DE REFRACCION DE UN MEDIO, MENOR SERA LA RAPIDEZ DE LA LUZ EN ESE MEDIO.

REFRACCION DESDE UN MEDIO DE MENOR A OTRO DE MAYOR INDICE

El rayo refractado se acerca a la linea normal

REFRACCION DESDE UN MEDIO DE MAYOR A OTRO DE MENOR INDICE

El rayo refractado se aleja de la linea normal

REFLEXION TOTAL INTERNA

Cuando un rayo de luz se refracta desde un medio de mayor indice a otro de menor indice, existe un angulo de incidencia a partir del cual el rayo refractado desaparece y solo ocurre reflexion en el limite o frontera de los medios, llamada reflexion total interna.

De izquierda a derecho, el angulo de incidencia es cada vez mayor y el rayorefractado se aleja cada vez mas de la normal, hasta que no pasa al medio de arriba. Para ese angulo de incidencia, al que se le llama angulo limite, el rayo de luz permanence en el medio de abajo, o sea, se refleja totalmente.

INSTRUMENTOS OPTICOS

TELESCOPIOS

Reflector Refractor

TELESCOPIO REFLECTOR(NEWTON)

ESPEJO CONCAVO

LENTE OCULAR

PRISMA RECTO

TELESCOPIO REFRACTOR(HUYGENS-GALILEO)

LENTE OBJETIVO

LENTE OCULAR

ESPEJO PLANO