Optica Final[1]
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INTRODUCCIONINTRODUCCIONDefiniciónDefiniciónNaturaleza de la luzNaturaleza de la luz
ÓPTICA GEOMÉTRICAÓPTICA GEOMÉTRICAReflexión de la luzReflexión de la luzEspejosEspejosRefracción de la luzRefracción de la luzLentesLentes
OPTICA ONDULATORIAOPTICA ONDULATORIADifracción de la luzDifracción de la luzInterferencia de la luzInterferencia de la luzPolarización del la luz Polarización del la luz
Agenda
PROBLEMASPROBLEMAS
INTRODUCCIÓN
Sabemos que para poder observar los objetos que se encuentran en nuestro alrededor, hacemos uso del sentido de la vista y para ello necesitamos de la luz; ésta al iluminar dichos objetos se refleja y luego es captada por uno de nuestros órganos: el ojo.
Si interrumpimos el paso de la luz (hacemos sombra); dicha región no podrán ser captadas por nuestra vista; podemos notarlo también en los eclipses de luna y de sol de la cual un cuerpo interrumpe el paso de la luz solar y no llega a nuestra vista.
EJEMPLOS
LA OPTICA
• Es la rama de la física, que se encarga de estudiar el comportamiento de la luz, sus características y propiedades y como ocurre su propagación a través de las sustancias.
Gracias a la óptica podemos comprender diversos fenómenos ópticos, como por ejemplo: debido a la reflexión de la luz, se forman las imágenes en un espejo,
por refracción de la luz, en el microscopio y la lupa se puede obtener una imagen aumentada de objetos pequeños incluso macroscópicos hasta unas 2000 veces.
LA OPTICA
NATURALEZA DE LA LUZ
TEORIA CORPUSCULAR:
Sustentada por Isaac Newton en el año 1668; donde indicaba que la luz estaba constituida por un chorro de partículas o corpúsculos emitidos por lo cuerpo luminosos en todas direcciones.
NATURALEZA DE LA LUZ
TEORIA ONDULATORIASustentada por Christian Huygens En el año 1678; donde indicaba que la luz se propaga mediante ondas mecánicas emitidas por un foco luminoso, para propagarse necesitaba un medio material de gran elasticidad, impalpable que todo lo llena, incluyendo el vacío, puesto que la luz también se propaga en él. A este medio se le llamó éter.
NATURALEZA DE LA LUZ
TEORIA ACTUAL
En la actualidad se admite que la luz es una radiación electromagnética que tiene comportamiento dual, de onda y corpúsculo. Así unas veces manifiesta su naturaleza ondulatoria( en lo fenómenos de propagación) y en otras su naturaleza corpuscular ( en las interacciones con los cuerpos físicos)
• Nosotros podemos observar los objetos gracias a que la luz que incide en ellos rebota y llega a nuestros ojos, de esta manera podemos percibir su presencia.
REFLEXIÓN DE LA LUZ
LEYES DE LA REFLEXIÓN DE LA LUZ
• El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal a la superficie del cuerpo; están contenidos en un mismo plano.
• El ángulo de incidencia (i) y el ángulo de reflexión son de igual medida.:
i=r
• Reflexión regular: se da cuando un haz de rayos paralelos inciden en una superficie reflectora plana y pulimentada, los rayos reflejados son paralelos entre sí.
• Si la superficie reflectante es áspera, los rayos reflejados no serán paralelo entre sí y la reflexión se denomina reflexión irregular o difusa
TIPOS DE REFLEXIÓN
ESPEJOS
ESPEJOS PLANOS
Son aquellas superficies planas perfectamente reflectoras. En este tipo de espejo se produce la reflexión regular.
CARACTERISTICAS
· La imagen formada en un espejo plano es virtual (los rayos reflejados parecen provenir del punto imagen, pero no pasan realmente por dicho punto; sólo lo hacen sus prolongaciones).
· La imagen formada en un espejo plano es del mismo tamaño que el objeto.· La imagen formada presenta inversión lateral (derecha – izquierda).
ESPEJOS
ESPEJOS ESFERICOSSon casquetes esféricos cuya superficie interna o externa es reflectante. Para que se puedan formar imágenes nítidas es necesario que el ángulo de abertura a sea pequeño (a menor a 20°)
ESPEJOS CÓNCAVO O CONVERGENTE
Se caracteriza porque los rayos paralelos que inciden en su cara reflectora se reflejan convergiendo o interceptándose en un punto llamado foco (f).
ESPEJOS CONVEXO O DIVERGENTE
Se caracteriza porque los rayos paralelos que inciden en su cara reflectora se reflejan divergiendo es decir se alejan entre sí Las prolongaciones de los rayos reflejados se cortan en un punto llamado foco (f).
CONSIDERACIONES PREVIAS:
•TERMINOLOGÍA
•CENTRO DE CURVATURA
•VÉRTICE
•EJE ÓPTICO
•RADIO DE CURVATURA
•FOCO
•DISTANCIA FOCAL
Formación de imágenes en espejos esféricos
CONSIDERACIONES PREVIAS:
•TERMINOLOGÍA
•CENTRO DE CURVATURA
•RADIO DE CURVATURA
•VÉRTICE – CENTRO DEL ESPEJO
•EJE ÓPTICO
•FOCO
•DISTANCIA FOCAL
CENTRO DE CURVATURA: CENTRO DE LA SUPERFICIE ESFÉRICA QUE CONSTITUYE EL
ESPEJO (C)
RADIO DE CURVATURA: DISTANCIA ENTRE EL
CENTRO Y CUALQUIER PUNTO DEL ESPEJO (R)
C
R
Formación de imágenes en espejos esféricos
CONSIDERACIONES PREVIAS:
•TERMINOLOGÍA
•CENTRO DE CURVATURA
•RADIO DE CURVATURA
•VÉRTICE – CENTRO DEL ESPEJO
•EJE ÓPTICO
•FOCO
•DISTANCIA FOCAL
VÉRTICE – CENTRO DEL ESPEJO: SE TOMA COMO ORIGEN DEL
SISTEMA DE COORDENADAS (O)
OC
Formación de imágenes en espejos esféricos
CONSIDERACIONES PREVIAS:
•TERMINOLOGÍA
•CENTRO DE CURVATURA
•RADIO DE CURVATURA
•VÉRTICE – CENTRO DEL ESPEJO
•EJE ÓPTICO
•FOCO
•DISTANCIA FOCAL
EJE ÓPTICO – RECTA QUE UNE EN CENTRO DE CURVATURA Y EL CENTRO DE ESPEJO
OC
Formación de imágenes en espejos esféricos
CONSIDERACIONES PREVIAS:
•TERMINOLOGÍA
•CENTRO DE CURVATURA
•RADIO DE CURVATURA
•VÉRTICE – CENTRO DEL ESPEJO
•EJE ÓPTICO
•FOCO
•DISTANCIA FOCALRAYOS PARAXIALES: RAYOS PARALELOS AL EJE
CERCANOS AL MISMO
FOCO – PUNTO POR EL QUE PASAN LOS RAYOS PARAXIALES
OC F
DISTANCIA FOCAL DISTANCIA DEL VÉRTICE AL FOCO
f=R/2
Formación de imágenes en espejos esféricos
OC F
CRITERIO DE PROPAGACIÓN DE LOS RAYOS
•RECTILÍNEA
•SENTIDO: DE IZQUIERDA A DERECHA
CRITERIO DE SIGNOS:
SOBRE EL EJE OX(ÓPTICO):
•POSITIVAS DISTANCIAS A LA DERECHA DEL VÉRTICE O CENTRO DEL ESPEJO
•NEGATIVAS A LA IZQUIERDA
SOBRE EL EJE OY(PERPENDICULAR AL ÓPTICO) – TAMAÑO (Y)
•POSITIVAS POR ENCIMA DEL EJE ÓPTICO
•NEGATIVAS POR DEBAJO DEL EJE ÓPTICO
+-+
-
OY
Formación de imágenes en espejos esféricos
OC F
O CF
FOCO – IZQUIERDA DEL ORIGEN
UNIÓN DE LOS RAYOS REFLEJADOS
DISTANCIA FOCAL f<0
FOCO – DERECHA DEL ORIGEN
UNIÓN DE LAS PROLONGACIONES
DE LOS RAY0S REFLEJADOS
DISTANCIA FOCAL f>0
Formación de imágenes en espejos esféricos
OC F
TRAZADO GEOMÉTRICO DE RAYOS:
RAYO1 – PARALELO AL EJE ÓPTICO REFLEXIÓN PASA POR EL FOCO.
RAYO2 – PASA POR EL CENTRO DE CURVATURA REFLEXIÓN CON LA MISMA DIRECCIÓN QUE INICIDE (SENTIDO CONTRARIO)
RAYO3- PASA POR EL FOCO REFLEXIÓN PARALELA AL EJE ÓPTICO(LEY DE RECIPROCIDAD)
Formación de imágenes en espejos esféricos
TRAZADO GEOMÉTRICO DE RAYOS:
USAMOS LAS PROLONGACIONES DE LOS RAYOS REFLEJADOS PARA VER DONDE SE CORTAN
O CF
Formación de imágenes en espejos esféricos
O CF
NOTACIÓN
ho- ALTURA DEL OBJETO
hi- ALTURA DE LA IMAGEN
o – DISTANCIA DEL OBJETO AL VÉRTICE DEL ESPEJO
i– DISTANCIA DE LA IMAGEN AL VÉRTICE DEL ESPEJO
f – DISTANCIA FOCAL
o i
hohi
fOBJETIVO:
MÉTODO MATEMÁTICO QUE NOS PERMITA CALCULAR EL TAMAÑO Y LA POSICIÓN DE LA IMAGEN FORMADA, CON LOS DATOS DEL ESPEJO.
O CF
o i
ho
hi
A
A’
B B’
SEMEJANZA DE TRIÁNGULOS
BAO B’A’O
PROPORCIONALIDAD ENTRE LADOS
oi
hohi
oi
OBOB
hohi
ABBA
'''
CADA MAGNITUD CON SU SIGNO
INVERTIDA IMAGEN -- NEGATIVO ESA SI
OBJETOIMAGENLA 1A
NATURAL TAMAÑO 1A
OBJETO ELIMAGENLA 1A
IMAGENLA DE AUMENTO
oi
hohi
Af
O CF
o i
ho hi
A
A’
B B’
SEMEJANZA DE TRIÁNGULOS
NMF B’A’F
APROXIAMCIÓN DE RAYOS PRÓXIMOS AL EJE ÓPTICO(PARAXIAL)
PROPORCIONALIDAD ENTRE LADOS
f
M
N
ESPEJOS LOS DE ECUACIÓN 111
11(-o)1
i TODO DIVIDOy )(
'''
fio
fi
fif
oi
fif
hohi
fif
NFFB
hohi
MNBA
EN FUNCIÓN DE LA DISTANCIA HORIZONTAL A LA QUE SITUAMOS EL OBJETO CON RESPECTO AL VÉRTICE DEL ESPEJO
OC FAPROXIMACIÓN DEL OBJETO AL ESPEJO
o –DISTANCIA HORIZONTAL DEL OBJETO AL VÉRITCE DEL ESPEJO
•FASE(I) o>R
•FASE(II) o=R
•FASE(III) R>o>f
•FASE(IV) o=f
•FASE(V) o<f
I II III IV V
ANALIZAR:
TIPO DE IMAGEN
AUMENTO
INVERSIÓN
OC F
I
ANALIZAR:
TIPO DE IMAGEN : REAL
AUMENTO : REDUCIDA
INVERSIÓN : SI
INVERTIDA EREDUCIDA IMAGEN 49,06,029,0
oi
- Aumento
)(izquierda 2929,0
34,3)66,1(5)6,0(
1)2,0(
1i1
60cm aimagen e 20cm a foco :ejemploPor
NEGATIVA iNEGATIVAS f y o
fRo
ESPEJOS LOS DE ECUACIÓN o1
- 11
cmi
fi
OC F
II
ANALIZAR:
TIPO DE IMAGEN : REAL
AUMENTO : TAMAÑO NATURAL
INVERSIÓN : SI
INVERTIDA E NATURAL TAMAÑO IMAGEN 14,04,0
oi
- Aumento
OBJETO EL QUE POSICIÓNMISMA )(izquierda 404,0
5,2)5,2(5)4,0(
1)2,0(
1i1
40cm aimagen e 20cm a foco :ejemploPor
NEGATIVA iNEGATIVAS f y o
f2Ro
ESPEJOS LOS DE ECUACIÓN o1
11
cmi
if
OC F
III
ANALIZAR:
TIPO DE IMAGEN : REAL
AUMENTO : AUMENTO
INVERSIÓN : SI
INVERTIDA EAUMENTADA IMAGEN 425,01
oi
- Aumento
)(izquierda 1000,1
1)4(5)25,0(
1)2,0(
1i1
25cm aimagen e 20cm a foco :ejemploPor
NEGATIVA iNEGATIVAS f y o
fR
ESPEJOS LOS DE ECUACIÓN o1
11
cmi
o
if
OC F
IV
ANALIZAR:
TIPO DE IMAGEN : BORROSA
AUMENTO : INFINITO
INVERSIÓN : SI
BORROSA IMAGEN 2,0o
i- Aumento
0)5(5)2,0(
1)2,0(
1i1
20cm aimagen e 20cm a foco :ejemploPor
NEGATIVA iNEGATIVAS f y o
f
ESPEJOS LOS DE ECUACIÓN o1
11
INFINITOi
o
if
OC F
V
ANALIZAR:
TIPO DE IMAGEN : VIRTUAL
AUMENTO : AUMENTO
INVERSIÓN : NO
DERECHA YAUMENTADA IMAGEN 21,0
2,0oi
- Aumento
DERECHALA A 202,0
5)10(5)1,0(
1)2,0(
1i1
10cm aimagen e 20cm a foco :ejemploPor
POSITIVA S'NEGATIVAS f y o
f
ESPEJOS LOS DE ECUACIÓN o1
11
cmi
o
if