Tema 4: Óptica

Tema 4: Óptica

1. PROPAGACIÓN DE LA LUZ

   • Se propaga de forma diferente en los medios materiales
     • Transparentes
       • Si son homogéneos se propaga en línea recta.
     • Opacos
       • No permiten su paso
     • Translúcidos
       • Dejan pasar la luz pero a través de ellos no se ve con nitidez.
   • Velocidad
     • Hasta el s. XVII se creyó instantánea
     • 3 · 10^8 m·s^-1

2. EL OJO HUMANO

   • DEFECTOS DE LA VISIÓN
     • Presbicia
       • Reducción de capacidad de acomodación. Fatiga músculos ciliares, pérdida flexibilidad cristalino
     • Miopía
       • Exceso de convergencia: Ve mal de lejos. Corregido con lentes divergentes
     • Hipermetropía
       • Falta de convergencia: Ve mal de cerca. Corregido con lentes convergentes
     • Astigmatismo
       • Irregularidad en curvatura de la córnea
     • Cataratas
       • Pérdida transparencia cristalino
     • Daltonismo
       • Deficiencia de conos en retina
   • Cuenta con una lente convergente llamada cristalino de distancia focal variable.
   • Obtiene visión en colores gracias a células conos y en blanco y negro (nocturna) gracias a células bastones.
   • Produce imágenes reales sobre la retina, cuyas células acaban en el nervio óptico.
   • Acomodación: Los músculos ciliares hacen variar la distancia focal del cristalino para enfocar la imagen.

3. REFLEXIÓN DE LA LUZ

   • ESPEJOS PLANOS
     • El ángulo de incidencia y el de reflexión son iguales.
     • Naturaleza de la imagen
       • Virtual (generada por la prolongación de rayos divergentes, la percibimos).
       • De igual tamaño.
       • Derecha, simétrica.
   • ESPEJOS ESFÉRICOS
     • CÓNCAVOS
       • Superficie interior reflectante
       • Naturaleza de la imagen depende de la posición del objeto
     • CONVEXOS
       • Superficie exterior reflectante
       • Imagen siempre es menor, derecha y virtual
     • Elementos
       • CENTRO DEL ESPEJO ESFÉRICO
       • CENTRO DE FIGURA
         • Polo del espejo
       • EJE ÓPTICO
         • Recta que pasa por ambos centros
       • FOCO
         • Punto del eje donde se cortan los rayos reflejados paralelos al eje principal
     • Reflexión de rayos
       • Estos son paraxiales: Próximos al eje óptico
       • Paralelos al eje: pasan por el foco
       • Que pasan por el foco: paralelos al eje
       • Que pasan por el centro del espejo: no se desvían
       • Que pasan por el centro: se reflejan con el mismo ángulo
     • Ecuación fundamental
       • 1/f = 1/s + 1/s'
     • Aumento
       • A = y'/y = -s'/s
   • DIFUSA si la superficie en la que se refleja es irregular.
   • ESPECULAR si la superficie en la que se refleja es lisa.

4. REFRACCIÓN DE LA LUZ

   • DIOPTRIOS PLANOS
     • Hay una superficie de separación entre dos medios transparentes, isótropos y homogéneos
       • Índice de refracción: n=c/v
     • Medios de separación plana
     • Lámina de caras planas y paralelas
       • Desvían el rayo pero no modifican su sentido
     • Prismas ópticos
       • Ángulos del prisma, de incidencia, de refracción, de emergencia y sus complementarios influyen en el de desviación.
     • La refracción se rige por las Leyes de Snell
       • n1 · sen i = n2 · sen r'
   • LENTES
     • Sistemas de dos dioptrios en los que por lo menos uno es esférico.
     • CONVERGENTES
       • Los extremos son más estrechos que el centro
     • DIVERGENTES
       • Más estrechas por el centro que por los extremos
         • Imagen siempre derecha, menor y virtual
     • Refracción de rayos
       • Estos son paraxiales
       • Paralelos al eje: salen por el foco imagen
       • Que pasan por el foco objeto: salen paralelos al eje
       • Que pasan por el centro de figura: no se desvían
     • Elementos
       • EJE ÓPTICO
       • CENTRO DE FIGURA
       • FOCO OBJETO: Derecha en lentes convergentes, izquierda en divergentes
       • FOCO IMAGEN: Derecha en lentes divergentes, izquierda en convergentes
     • Ecuación general
       • 1/f' = 1/s' - 1/ s
     • Aumento
       • A = y'/y = s'/s
     • Potencia (dioptrías)
       • P = 1/f'
     • Ecuación del fabricante de lentes
       • 1/f' = (n-1) · (1/R1 - 1/R2)
   • INSTRUMENTOS ÓPTICOS
     • Lupa de aumento
       • Lente convergente de distancia focal pequeña, aumenta la imagen.
     • Microscopio compuesto
       • Dos lentes convergentes: Objetivo (próxima a objeto) y ocular (próxima a ojo). Imagen final mayor, invertida y virtual.
     • Telescopio
       • Sistema óptico semejante a microscopio, pero para ver objetos muy lejanos. Imagen final virtual e invertidas.
     • Anteojo terrestre
       • Similar al telescopio pero para observar objetos situados en la Tierra. Imagen final virtual y derecha.
     • Prismáticos
       • Cuentan con lentes ocular y objetivo y dos prismas.
     • Cámara fotográfica
       • Una lente convergente que enfoca una imagen y la registra un sensor o una película fotosensible.
   • Paso de la onda de un medio a otro

5. ÓPTICA FÍSICA

   • Naturaleza
     • Corpúsculo o partícula (Newton)
     • Onda mecánica (Huygens)
     • Onda electromagnética (Maxwell)
     • Partículas fotones sin masa y con una onda asociada (Planck, Broglie)
   • Fenómenos
     • Efecto Doppler
       • Explica el movimiento de galaxias y demás cuerpos celestes y expansión del universo.
     • Difracción
       • La onda luminosa cambia su dirección al encontrarse con obstáculos de su longitud de onda.
     • Interferencias
     • Dispersión
       • Las distintas longitudes de onda viajan a diferente velocidad y se propagan con ángulos distintos al refractarse,
     • Polarización
       • Cuando se limitan planos de vibración de la luz, como por ejemplo en las gafas de sol.
     • Iluminación
       • Propagación de luz sobre objetos par a poder verlos.

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