La Óptica Geométrica no tiene en cuenta la naturaleza
ondulatoria de la luz y la representa o considera como un haz de
rayos. Es una aproximación válida siempre que la longitud de
onda de la luz es mucho menor que las dimensiones de los
obstáculos o discontinuidades a través de los cuales se propaga.
REFLEXIÓN DE LA LUZ
Es el cambio de dirección que experimenta un rayo luminoso al chocar con la superficie de un objeto.
http://www.educaplus.org/luz/reflexion.html
LEYES DE LA REFLEXIÓN
1.- El rayo incidente forma con la normal un ángulo de incidencia que es igual al ángulo que forma el rayo reflejado con la normal, que se llama ángulo reflejado.
qi = qr
2.- El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal están en un mismo plano.REFRACCIÓN DE LA LUZ
Cuando la luz incide sobre la superficie de separación
de dos medios que poseen velocidades de luz
diferentes, parte de la energía luminosa se transmite
(refracción) y parte se refleja (reflexión).
http://www.walter-fendt.de/html5/phes/refraction_es.htm
http://acacia.pntic.mec.es/jruiz27/light/refracciones.html
http://museovirtual.csic.es/salas/luz/luz27.htm
Leyes de la Refracción
Rayo Incidente, es aquel que llega a la superficie de separación de dos medios.
Rayo Refractado, el rayo que pasa al otro medio.
Ángulo de Incidencia, el ángulo que se forma entre el incidente y la normal.
Ángulo de Refracción, el ángulo formado por la normal y el rayo refractado.
Normal, es la perpendicular a la superficie de separación de los medios trazados.
Primera Ley de la Refracción
El rayo incidente, la normal y el rayo refractado pertenecen al mismo plano.
Segunda Ley de la Refracción o Ley de Snell
La razón o cociente entre el seno del ángulo de incidencia y el seno del ángulo de refracción es una constante, llamada índice de refracción, del segundo medio respecto del primero o sea:
Reflexión Total
En el ángulo límite, el rayo sale por la misma superficie de separación, otro rayo incidente, que forme con la normal un ángulo mayor que el del límite, ya no saldrá al otro medio, sino que quedará dentro del mismo medio. Los ángulos que forman son iguales, como en la reflexión, este fenómeno se llama reflexión total. “Por reflejarse todos los rayos”.
Condiciones. La reflexión total se verifica:
Cuando el rayo va de un medio más refringente hacia otro menos refringente.
Cuando el ángulo de incidencia sea mayor que el del límite.
Ángulo crítico
Puesto que los rayos se alejan de la normal cuando entran en un medio menos denso, y la desviación de la normal aumenta a medida que aumenta el ángulo de incidencia, hay un determinado ángulo de incidencia, denominado ángulo crítico, para el que el rayo refractado forma un ángulo de 90º con la normal, por lo que avanza justo a lo largo de la superficie de separación entre ambos medios. Si el ángulo de incidencia se hace mayor que el ángulo crítico, los rayos de luz serán totalmente reflejados. La reflexión total no puede producirse cuando la luz pasa de un medio menos denso a otro más denso. Las tres ilustraciones de la figura 6 muestran la refracción ordinaria, la refracción en el ángulo crítico y la reflexión total.
Es una superficie plana muy pulimentada que puede reflejar la luz que le llega con una capacidad reflectora de la intensidad de la luz incidente del 95% (o superior) .
http://zitogiuseppe.com/museo/esp71/Specchio.html
ESPEJOS ANGULARES. Cuando entre dos espejos planos que forman un ángulo alfa, se coloca un objeto, se tiene cierto número de imágenes, cuyo número depende del ángulo que forman los espejos. Se encuentra que el numero de imágenes n que forman esta dado por:
n = 360/alfa - 1
APLICACIONES DE LOS ESPEJOS PLANOS: Son múltiples las aplicaciones, desde las mas sencillas y cotidianas como es espejo domestico. Retrovisores de vehículos etc.
Se utiliza también en el periscopio de espejos planos y en el sextante, que es un aparato que utilizan los astrónomos y marinos para medir la altura de un astro sobre el horizonte.
Espejos curvos
http://www.educaplus.org/luz/espejo2.html
http://www.shermanlab.com/science/physics/optics/SphericalMirror.php
Elementos de los espejos esféricos:
- Centro de curvatura, es el centro de la esfera teórica a la que pertenece el casquete esférico.
- Radio de curvatura, es el radio de la esfera teórica a la que pertenece el casquete dónde está realizado el espejo.
Espejo convexo: r > 0
- Vértice, es el centro del casquete esférico.
- Eje principal, es la línea imaginaria que pasa por el centro de curvatura y el vértice.
- Foco, Es el punto situado sobre el eje principal, por dónde pasan todos los rayos reflejados procedentes de los rayos paralelos que llegan al espejo.
- Distancia focal, es la distancia entre el foco y el vértice del espejo.
Lentes
Es un medio transparente y homogéneo, limitado por dos superficies, una de ellas por lo menos, curva. Al ser atravesados por un rayo luminoso, éste se refracta.
http://surendranath.tripod.com/Applets/Optics/RRCS/RRCS.html
http://www.educaplus.org/luz/lente2.html
http://www.shermanlab.com/science/physics/optics/ThinLens.php
http://docentes.educacion.navarra.es/lpastord/applets/optica/lentes/lentes.htm
http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/fisicaInteractiva/OptGeometrica/EspejoPlano/EspejoCurvo/Applet_espejosCurvos.html
CLASES DE LENTES
Lentes convergentes. Son de mayor espesor en el centro que en los bordes.
Lentes divergentes. Son más delgadas en el centro que en los bordes.
ELEMENTOS DE UNA LENTE
- Centros de curvatura C, C', son los centros geométricos de las superficies curvas que limitan el medio transparente.
- Eje principal, es la línea imaginaria que une los centros de curvatura.
- Centro óptico O, Es el punto de intersección de la lente con el eje principal.
- Foco F y F', es el punto del eje principal por dónde pasan los rayos refractados en la lente, que provienen de rayos paralelos al eje principal.
- Distancia focal f y f', es la distancia entre el foco y el centro óptico.
Formación de imágenes mediante lentes y
espejos esféricos
Formación de imágenes mediante lentes
convergentes
Instrumentos ópticos
Cámara fotográfica.- Se puede decir que una cámara fotográfica es una caja oscura que deja pasar la luz el tiempo preciso para que la imagen enfocada a través del objetivo sea registrada por un sensor digital o una película.
Lupa.- Es simplemente una lente convergente de pequeña distancia focal (entre 5 y 10 cm). Se emplea para ampliar la imagen de pequeños objetos colocados dentro de la distancia focal.
Microscopio óptico.- Es un microscopio basado en lentes ópticos. También se le conoce como microscopio de luz, (que utiliza luz o "fotones") o microscopio de campo claro. Para aumentos mayores de los que permite la lupa se recurre al microscopio. Consta de dos lentes convergentes. Una (llamada objetivo) se sitúa muy próxima al objeto (de ahí su nombre) que deseamos observar. La imagen formada por esta lente cae dentro de la distancia focal de otra segunda lente (llamada ocular), cerca de la que se sitúa el ojo. La imagen real formada por la primera lente actúa como objeto de la segunda, obteniéndose una imagen final muy aumentada.
Telescopio refractor.- En los telescopios refractores (los basados en espejos se llaman reflectores), existe una lente convergente de más o menos diámetro en un extremo del tubo del telescopio. En el otro extremo se sitúa el ocular, coincidiendo en distancia con la focal de la lente principal.
EL OJO HUMANO
http://micro.magnet.fsu.edu/primer/java/scienceopticsu/eyeball/index.html
El funcionamiento del ojo como instrumento óptico es muy parecido al de la cámara fotográfica. El objetivo está formado por la córnea y el cristalino. Para enfocar las imágenes, el cristalino mediante un anillo de músculos, varía su potencia
(este procedimiento se llama acomodación). La retina es la zona sensible dónde se forma la imagen; el dia&ragma es el iris, cuyo diámetro y su variación involuntaria depende de la cantidad de luz que entra en el ojo.
La imagen que el ojo produce de un objeto es real e invertida, pero el cerebro se encarga de que la veamos derecha.
El ojo con un funcionamiento normal, forma la imagen de un objeto sobre la retina.
Una persona con miopía no ve con claridad los objetos lejanos, ya que estos se enfocan delante de la retina. La solución a este problema es la utilización de lentes divergentes.
Una persona con hipermetropía no ve con claridad los objetos cercanos, ya que estos se enfocan detrás de la retina. La solución a este problema es la utilización de lentes convergentes.
Formación de imágenes mediante espejos
cóncavos
cóncavos
El espejo de aumento
Un espejo de aumentó es una lente esférica convergente, no solo refleja la luz sino que la concentra de forma que aumenta la imagen. Es una forma sencilla de efecto lupa.
- El primer cristal de aumento fue creado por el científico Alhazen en el 1021.
- El aumento del espejo se determina por la potencia óptica y la distancia desde el objeto al ojo. Un aumento común es el 2x (el tamaño de los objetos se duplica.)
- Los espejos de aumento son útiles para personas con problemas de visión, ya que lograrán percibir los detalles con más precisión.
- Algunos espejos llevan además iluminación lo que contribuye a mejorar la percepción de los detalles.
El telescopio reflector
Un telescopio reflector es aquel que utiliza uno o más espejos para reflejar la luz y formar una imagen. Debido al uso de los espejos, también se les conoce como telescopios catóptricos.
Funcionamiento del telescopio reflector
Funcionamiento del telescopio reflector
Los telescopios reflectores están realizados generalmente con dos espejos, uno grande llamado el "espejo primario" y uno más pequeño denominado "espejo secundario." El espejo primario se suele ubicar en un extremo del tubo del telescopio, mientras que el espejo secundario se coloca en la línea de visión ocular.
Para obtener una imagen, el telescopio se dirige a un objeto, y la luz entra en el tubo. La luz incide en el espejo primario y se refleja en el espejo secundario. A continuación, se refleja desde el espejo secundario al ocular, donde se magnifica la imagen y es enviada al ojo.
