Tema 4: Óptica

PROPAGACIÓN DE LA LUZ
1. Se propaga de forma diferente en los medios materiales
  1. Transparentes
    1. Si son homogéneos se propaga en línea recta.
  2. Opacos
    1. No permiten su paso
  3. Translúcidos
    1. Dejan pasar la luz pero a través de ellos no se ve con nitidez.
2. Velocidad
  1. Hasta el s. XVII se creyó instantánea
  2. 3 · 10^8 m·s^-1
EL OJO HUMANO
1. DEFECTOS DE LA VISIÓN
  1. Presbicia
    1. Reducción de capacidad de acomodación. Fatiga músculos ciliares, pérdida flexibilidad cristalino
  2. Miopía
    1. Exceso de convergencia: Ve mal de lejos. Corregido con lentes divergentes
  3. Hipermetropía
    1. Falta de convergencia: Ve mal de cerca. Corregido con lentes convergentes
  4. Astigmatismo
    1. Irregularidad en curvatura de la córnea
  5. Cataratas
    1. Pérdida transparencia cristalino
  6. Daltonismo
    1. Deficiencia de conos en retina
2. Cuenta con una lente convergente llamada cristalino de distancia focal variable.
3. Obtiene visión en colores gracias a células conos y en blanco y negro (nocturna) gracias a células bastones.
4. Produce imágenes reales sobre la retina, cuyas células acaban en el nervio óptico.
5. Acomodación: Los músculos ciliares hacen variar la distancia focal del cristalino para enfocar la imagen.
REFLEXIÓN DE LA LUZ
1. ESPEJOS PLANOS
  1. El ángulo de incidencia y el de reflexión son iguales.
  2. Naturaleza de la imagen
    1. Virtual (generada por la prolongación de rayos divergentes, la percibimos).
    2. De igual tamaño.
    3. Derecha, simétrica.
2. ESPEJOS ESFÉRICOS
  1. CÓNCAVOS
    1. Superficie interior reflectante
    2. Naturaleza de la imagen depende de la posición del objeto
  2. CONVEXOS
    1. Superficie exterior reflectante
    2. Imagen siempre es menor, derecha y virtual
  3. Elementos
    1. CENTRO DEL ESPEJO ESFÉRICO
    2. CENTRO DE FIGURA
      1. Polo del espejo
    3. EJE ÓPTICO
      1. Recta que pasa por ambos centros
    4. FOCO
      1. Punto del eje donde se cortan los rayos reflejados paralelos al eje principal
  4. Reflexión de rayos
    1. Estos son paraxiales: Próximos al eje óptico
    2. Paralelos al eje: pasan por el foco
    3. Que pasan por el foco: paralelos al eje
    4. Que pasan por el centro del espejo: no se desvían
    5. Que pasan por el centro: se reflejan con el mismo ángulo
  5. Ecuación fundamental
    1. 1/f = 1/s + 1/s'
  6. Aumento
    1. A = y'/y = -s'/s
3. DIFUSA si la superficie en la que se refleja es irregular.
4. ESPECULAR si la superficie en la que se refleja es lisa.
REFRACCIÓN DE LA LUZ
1. DIOPTRIOS PLANOS
  1. Hay una superficie de separación entre dos medios transparentes, isótropos y homogéneos
    1. Índice de refracción: n=c/v
  2. Medios de separación plana
  3. Lámina de caras planas y paralelas
    1. Desvían el rayo pero no modifican su sentido
  4. Prismas ópticos
    1. Ángulos del prisma, de incidencia, de refracción, de emergencia y sus complementarios influyen en el de desviación.
  5. La refracción se rige por las Leyes de Snell
    1. n1 · sen i = n2 · sen r'
2. LENTES
  1. Sistemas de dos dioptrios en los que por lo menos uno es esférico.
  2. CONVERGENTES
    1. Los extremos son más estrechos que el centro
  3. DIVERGENTES
    1. Más estrechas por el centro que por los extremos
      1. Imagen siempre derecha, menor y virtual
  4. Refracción de rayos
    1. Estos son paraxiales
    2. Paralelos al eje: salen por el foco imagen
    3. Que pasan por el foco objeto: salen paralelos al eje
    4. Que pasan por el centro de figura: no se desvían
  5. Elementos
    1. EJE ÓPTICO
    2. CENTRO DE FIGURA
    3. FOCO OBJETO: Derecha en lentes convergentes, izquierda en divergentes
    4. FOCO IMAGEN: Derecha en lentes divergentes, izquierda en convergentes
  6. Ecuación general
    1. 1/f' = 1/s' - 1/ s
  7. Aumento
    1. A = y'/y = s'/s
  8. Potencia (dioptrías)
    1. P = 1/f'
  9. Ecuación del fabricante de lentes
    1. 1/f' = (n-1) · (1/R1 - 1/R2)
3. INSTRUMENTOS ÓPTICOS
  1. Lupa de aumento
    1. Lente convergente de distancia focal pequeña, aumenta la imagen.
  2. Microscopio compuesto
    1. Dos lentes convergentes: Objetivo (próxima a objeto) y ocular (próxima a ojo). Imagen final mayor, invertida y virtual.
  3. Telescopio
    1. Sistema óptico semejante a microscopio, pero para ver objetos muy lejanos. Imagen final virtual e invertidas.
  4. Anteojo terrestre
    1. Similar al telescopio pero para observar objetos situados en la Tierra. Imagen final virtual y derecha.
  5. Prismáticos
    1. Cuentan con lentes ocular y objetivo y dos prismas.
  6. Cámara fotográfica
    1. Una lente convergente que enfoca una imagen y la registra un sensor o una película fotosensible.
4. Paso de la onda de un medio a otro
ÓPTICA FÍSICA
1. Naturaleza
  1. Corpúsculo o partícula (Newton)
  2. Onda mecánica (Huygens)
  3. Onda electromagnética (Maxwell)
  4. Partículas fotones sin masa y con una onda asociada (Planck, Broglie)
2. Fenómenos
  1. Efecto Doppler
    1. Explica el movimiento de galaxias y demás cuerpos celestes y expansión del universo.
  2. Difracción
    1. La onda luminosa cambia su dirección al encontrarse con obstáculos de su longitud de onda.
  3. Interferencias
  4. Dispersión
    1. Las distintas longitudes de onda viajan a diferente velocidad y se propagan con ángulos distintos al refractarse,
  5. Polarización
    1. Cuando se limitan planos de vibración de la luz, como por ejemplo en las gafas de sol.
  6. Iluminación
    1. Propagación de luz sobre objetos par a poder verlos.

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