Óptica

Óptica

1. La óptica se encarga del estudio de la luz, radiación electromagnética visible.

2. Teorías sobre la naturaleza de la luz.

   • Teoría corpúscular Newton Siglo XVIII
     • La luz son pequeñas partículas que sufren reflexión y refracción.
   • Teoría ondulatoria; Huygens SigloXVIII
     • Explica la luz como onda mecánica. De esta manera explicaba las interferencias de la luz y la difracción.
   • Teoría electromagnética; Maxwell Siglo XIX
     • La luz es una onda producida por dos campos, uno eléctrico y otro magnético, ambos perpendiculares en su dirección de propagación.
   • Teoria cuántica; Plank Siglo XX
     • La luz son fotones sin onda. Sin embargo actualemntre gracias al principio de dualidad onda-corpúsculo de De-Broglie sabemos que estos fotones llevan asociados una onda

3. Propagación de la luz

   • Velocidad de la luz
     • Siglo XVII
       • Velocidad infinita.
     • Final Siglo XVII
       • Se descubre que no es infinita.
     • Fizeau
       • Estima la velocidad de 300.000 Km/m
     • Siglo XX
       • Mitchelson y Moley realizan el experimento que dara lugar a la teoria de la reltividad de Einsten.
   • Principio de Fermat; La luz se propaga por el camino más corto.

4. Los espejos planos.

   • En los espejos planos se produce reflexión especular y se cumple la segunda ley de la reflaxión.
   • Las imágenes que produce un espejo plano son virtuales, de igual tamaño y derechas.

5. Espejos esféricos.

   • Es una porción de superficie que se encuentra pulimentada
   • Están formados por:
     • Centro de curvatura (C)
       • Es el centro de la esfera a la que pertenece el espejo.
     • Centro de Figura (O)
       • Centro del espejo.
     • Eje principal
       • Recta que pasa por C y por O
     • Foco (F)
       • Punto del eje principal en el que se cortan los rayos reflejados que son paralelos al eje (Espejo cóncavo) o donde se cortan las prolongaciones de los rayos reflejados paralelos al eje (Espejo convexo)
         • La distancia focal es la mitad del radio del espejo.
   • Las características de las imágenes producidas pueden ser:
     • Naturaleza
       • Real o virtual
     • Tamaño
       • Respecto al objeto la imágen puede ser mayor menos o igual
     • Orientación
       • La orientación podrá ser derecha o invertida respecto al objeto.
   • Los rayos que inciden sobre el objeto se consideran paraxiales. El camino que siguen los distintos tipos de rayos tras reflejarse puede ser:
     • Rayo paralelo al eje
       • Pasa por el foco
     • Rayo que pasa por el foco
       • Paralelo al eje principal
     • Rayo que pasa por centro de curvatura
       • Regresa en la misma dirección
   • Según el tipo de espejo la imagen podrá ser de diferentes maneras.
     • Concavos
       • Objeto mas lejano que centro de curvatura
         • Imagen menor, invertida y real.
       • Objetos entre centro de curvatura y foco
         • Imagen mayor invertida y real.
       • Objetos mas cercanos que el foco
         • Imagen mayor, derecha y virtual
     • Convexos
       • Independientemente de la posición del objeto su imagen siempre será menor derecha y virtual.
   • Ecuaciones espejos esféricos.
     • Ecuación fundamental
       • Siendo f la distancia focal, s la distancia del objeto al centro del espejo y s´ la distancia de la imagen al centro del espejo
     • Aumento lateral. Nos indica la relación entre la altura del objeto (y) y la altura de la imagen (y´)
     • Se consideran positivas aquellas distancias que estan por encima del eje principal y a la izq. del espejo negativas las que estan debajo del eje principal y a la derecha del espejo.

6. Refracción de la luz.

   • Laminas de caras planas y paralelas
     • Es el conjunto de dos dioptrios planos. Una lamina posee indice de refracción N2 y esta rodeada de un medio con indices N1 y N3
       • Cuando N1=N3 el rayo incidente es igual al emergente yambos son paralelos entre si, sufriendo un desplazamiento.
   • Prisma óptico.
     • Medio transparente limitado por superficies planas no paralelas. El ángulo que forman se denomina ángulo del prisma.
     • El ángulo de desviación es aquel que forma la prolongación del ángulo incidente y el emergente.
       • La desviación mínima se obtiene cuando el ángulo de incidencia es igual al de emergencia y por tanto R=R´ y el rayo es paralelo a la base dentro del prisma.
     • Un prima óptico sufre el fenómeno de la dispersión por el cual la luz al pasar por el se descompone en sus diferentes colores.

7. Lentes.

   • Sistemas formados por dos dioptrios y algunos de ellos esférico. Pueden ser convergentes (mas estrechas en extremos que en centro) o divergentes (mas estrecha en el centro que en centro)
   • Las lentes están formadas por los mismos componentes que los espejos esféricos, con la excepción de que hay dos focos.
     • Foco objeto, punto para el cual todo rayo que pasa por él emerge paralelo al eje.
     • Foco imagen, en el cual convergen las prolongaciones o refracciones de los rayos paralelos al eje principal.
   • Ecuaciones de las lentes.
     • Potencia de una lente.
       • Inverso de la distancia focal imagen. Se mide en dioptrías.
     • Ecuación fundamental.
       • Mide la relación entre la distancia imagen, objeto y distancia focal.
     • Aumento lateral
     • Ecuación del fabricante de lentes.
   • Formación de imágenes.
     • Lentes convergentes
     • Lentes divergentes.
       • Siempre derecha menor y virtual.

8. El ojo humano

   • Defectos de la visión.
     • Presbicia
       • Pérdida de flexibilidad del cristalino. Se debe a edad. Mala visión de objetos cercanos. Se corrige con lentes convergentes.
     • Miopía
       • Exceso de convergencia del ojo. Mala visión de objetos lejanos. Se corrige con lentes divergentes.
     • Hipermetropía.
       • Falta de convergencia del ojo. Dificultades en la visión próxima. Se corrige con lentes convergentes.
     • Astigmatismo.
       • Irregularidad en la curvatura de la córnea. Dificultad en la visión de objetos tanto próximos como lejanos. Se corrige con lentes cilíndricas.
     • Cataratas.
       • Pérdida de transparencia del cristalino que provoca una imagen borrosa. Perdida de la agudeza visual. Su curación se da con cirugía.
   • Produce las imágenes sobre la retina
   • Las imágenes formadas en la retina se conectan con el cerebro gracias al nervio óptico
   • El ojo posee dos tipos de células especificas conos y bastones, la primera encargada de la visión de colores y la segunda de la visión en condiciones de baja luz.

9. Instrumentos ópticos.

   • La lupa o el microscopio simple están formados por una lente convergente de disatncia focal pequeña que se coloca entre el ojo y el objeto para aumentar su tamaño.
   • El microscopio compuesto esta formado por dos lentes, ambas convergentes. La mas cercana al objeto es el objetivo y posee distancia focal pequeña y la segunda, el ocular, es la mas lejana al objeto y posee una distancia focal mayor. Con él se obtienen imágenes mayores, virtuales e invertidas.
   • El telescopio esta formado por dos lentes convergentes, el objetivo de distancia focal muy grande y el ocular de distancia focal mucho mas pequeña. Sirve para observar objetos muy alejados y debe estar muy bien iluminado.

Imágenes y archivos del mapa