optica-espejos planos y esfericos

A lo largo de la Historia las ideas sobre la naturaleza de la luz y de las distintas radiaciones han ido cambiando. En la antigüedad (Grecia), apenas se describen los fenómenos, dando explicaciones a veces místicas, nada científicas. Los árabes (Al-Hazen, sobre el s. XI), describen los fenómenos de reflexión y refracción, pero poco más. En la primera mitad del s. XVII se describen las leyes experimentales (refracción, por Snell, en 1621).
1. Descartes publica su Dióptrica en 1637.
2. Huygens, en 1690, y Newton, en 1704, exponen teorías contrapuestas:
  1. Huygens: Teoría ondulatoria: La luz se propaga como una onda mecánica longitudinal. Necesita un medio ideal, el éter. • Propagación rectilínea debido a que la frecuencia de la luz es muy alta. • Los colores se deben a diferentes frecuencias. • La luz debe experimentar fenómenos de interferencia y difracción, característicos de las ondas. • Su velocidad será menor en medios más densos. Inconvenientes: Al ser una onda mecánica, necesita de un medio material para poder propagarse por el espacio entre el Sol y la Tierra.
  2. Newton: Teoría corpuscular: La luz está formada por partículas materiales • Partículas de masa pequeña y velocidad muy grande. • Propagación rectilínea debido a la gran velocidad de las partículas. • Los colores se deben a partículas de distinta masa.
    1. Por razones de prestigio científico, prevaleció la teoría de Newton, dejando olvidada la de Huygens. Hasta que Young, en 1801, observó interferencias en la luz; Fresnel, en 1815, observa la difracción (y demuestra que las ondas son transversales); y Foucault, en 1855, comprobó que la velocidad de la luz en el agua es menor que en el aire. Se rescató entonces la teoría ondulatoria como válida. Llamamos espectro electromagnético a la secuencia de todas las ondas electromagnéticas conocidas, ordenadas según su longitud de onda.
      1. Radioondas: Son ondas electromagnéticas producidas por circuitos eléctricos. Su longitud de onda está comprendida entre 10 km y 10 cm. Se emplean en radiodifusión y telecomunicaciones.
      2. Microondas. Son producidas por vibraciones de moléculas. Su longitud de onda está comprendida entre 10 cm y 10-4 m. Se emplean en radioastronomía, comunicaciones (radar, maser).
      3. Rayos infrarrojos. Son producidas en los cuerpos calientes y son debidas a oscilaciones de átomos. Su longitud de onda oscila entre 10-4 m y 7500 Å (1Å=10-10 m). Se emplean en la industria y en medicina (termoterapia).
      4. Luz visible: Son producidas por oscilaciones de los electrones más externos del átomo. Su longitud de onda va de 7500 Å a 4000 Å . Son percibidas por nuestra retina. Se emplean en la visión, láser, etc.
      5. Rayos ultravioletas: Son producidas por oscilaciones de los electrones más internos. Su longitud de onda está comprendida entre 4000 Å y 30 Å . Se emplean en medicina, por su poder ionizante. Son los responsables de las quemaduras por el sol y de la aparición del cáncer de piel. El Sol es un poderoso emisor de rayos ultravioleta.
      6. Rayos X: Son producidos por oscilaciones de los electrones próximos al núcleo. Su longitud de onda es del orden de 30 Å - 0,4 Å . Se utilizan en la industria, en medicina (radiografías y radioterapia). Son peligrosos para los tejidos debido a su poder energético.
      7. Rayos gamma (γ): Son producidos por oscilaciones nucleares, en los fenómenos radiactivos y en reacciones nucleares. Tienen una longitud de onda del orden de 10-5 Å. Tienen un gran poder de penetración, lo que hace que sean nocivos para los seres vivos.
Óptica Geométrica: Óptica geométrica es la parte de la física que trata, a partir de representaciones geométricas, de los cambios de dirección que experimentan los rayos luminosos en los distintos fenómenos de reflexión y refracción.
Si stema óptico (S.O.): Conjunto de superficies, planas o esféricas, que separan medios transparentes, homogéneos e isótropos de distinto índice de refracción que son atravesados por rayos luminosos. El sistema óptico puede ser simple o compuesto.
2. CONSTA DE :
  1. Eje óptico: Es el eje de simetría del sistema óptico.
  2. Centro de curvatura (C): centro de la superficie en el caso de que sea esférica.
  3. Radio de curvatura (R): Radio de la superficie esférica.
  4. Radio de curvatura (R): Radio de la superficie esférica.
  5. Objeto (A): Punto o conjunto de puntos de los que queremos calcular imagen a través del S.O.
  6. Imagen (A’): Punto o conjunto de puntos que son imagen de un objeto. Puede ser:
    1. Imagen real (A’): es el punto de convergencia de todos los rayos procedentes de un punto A, tras atravesar el dioptrio (con distancia imagen positiva)
    2. Imagen virtual (A’): es el punto de convergencia formado por las prolongaciones de los rayos que traspasan el sistema óptico (con distancia imagen negativa), cuando estos se refractan divergentes y no se juntan en ningún punto.
    3. • Imagen derecha: imagen cuyo aumento lateral es positivo. Está en el mismo lado del eje que el objeto
    4. Imagen invertida: imagen cuyo aumento lateral es negativo. Está en el lado opuesto del eje.
  7. Foco Objeto (F): Punto situado en el eje óptico cuya imagen está en el infinito.
  8. Foco Imagen (F’): Punto situado en el eje óptico cuyo objeto está en el infinito.
  9. Aumento lateral (AL): Relación entre el tamaño de la imagen y el tamaño del objeto. Para construir la imagen basta con trazar dos de los rayos siguientes a partir del punto objeto A.
CRITERIO DE SIGNOS
1. 1. Las letras que hacen referencia a la imagen de un objeto son las mismas utilizadas para representar el objeto, pero con una „.
2. 2. Los puntos se representan en mayúsculas y las distancias en minúscula, salvo el radio R
3. 3. La luz siempre proviene de la izquierda y viaja hacia la derecha.
4. 4. Las distancias son positivas cuando están a la derecha de O ó por encima del eje óptico.
5. 5. El O es el origen de coordenadas; son negativas si está a la izquierda de O ó por debajo del eje óptico.
6. 6. Los ángulos que los rayos forman con el eje óptico son positivos si, al abatirlos con el eje por el camino más corto, se gira al contrario que las agujas del reloj. Con los ángulos de incidencia, refracción y reflexión (que se cortan con el dioptrio, y no con el eje) ocurre, al contrario: serán positivos cuando se gira en el sentido de las agujas del reloj, al abatirlos sobre su normal.
RAYOS
1. ✓ El rayo paralelo: incide paralelamente al eje óptico y una vez refractado, pasa por el foco imagen.
2. ✓ El rayo Focal: Pasa por el foco objeto F y después de la refracción, emerge paralelamente al eje óptico.
3. ✓ El rayo radial: pasa por el centro de curvatura C y no experimenta desviación alguna, puesto que es paralelo a la normal del dioptrio.
4. ✓ El rayo del centro óptico: pasa por el vértice y no sufre alguna desviación.

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