UNIDAD V “OPTICA”
5.1 OPTICA
La óptica es la rama de la física que estudia el comportamiento de la luz, sus características y sus manifestaciones. Abarca el estudio de la reflexión, la refracción, las interferencias, la difracción, la formación de imágenes y la interacción de la luz con la materia.
5.2 OPTICA GEOMETRICA Y FISICA
5.2.1 OPTICA GEOMETRICA
En física, la ópticageométrica parte de las leyes fenomenológicas de Snell (o Descartes según otras fuentes) de la reflexión y la refracción. A partir de ellas, basta hacer geometría con los rayos luminosos para la obtención de las fórmulas que corresponden a los espejos, dioptrio y lentes (o sus combinaciones), obteniendo así las leyes que gobiernan los instrumentos ópticos a que estamos acostumbrados.
La ópticageométrica usa la noción de rayo luminoso; es una aproximación del comportamiento que corresponde a las ondas electromagnéticas (la luz) cuando los objetos involucrados son de tamaño mucho mayor que la longitud de onda usada; ello permite despreciar los efectos derivados de la difracción, comportamiento ligado a la naturaleza ondulatoria de la luz.
{draw:frame} {draw:frame} Esta aproximación es llamadade la Eikonal y permite derivar la óptica geométrica a partir de las ecuaciones de Maxwell.
5.2.2 OPTICA FISICA
La óptica física es la rama de la óptica que toma la luz como una onda y explica algunos fenómenos que no se podrían explicar tomando la luz como un rayo. Estos fenómenos son:
{draw:frame} Difracción: es la capacidad de las ondas para cambiar la dirección alrededor de obstáculosen su trayectoria, esto se debe a la propiedad que tienen las ondas de generar nuevos frentes de onda.
{draw:frame} Polarización: es la propiedad por la cual uno o más de los múltiples planos en que vibran las ondas de luz se filtra impidiendo su paso. Esto produce efectos como eliminación de brillos.
5.3 LEYES DE OPTICA GEOMETRICA
5.3.1 LEY DE LA REFLEXION
{draw:frame}
En la parteizquierda de la figura, se muestra el aspecto de un frente de ondas que se refleja sobre una superficie plana. Si el ángulo que forma el frente incidente con la superficie reflectante es ?i, vamos a demostrar, aplicando el principio de Huygens, que el frente de ondas reflejado forma un ángulo ?r tal que ?i=_ ?r._
Las posiciones del frente de ondas al cabo de un cierto tiempo t, se calculantrazando circunferencias de radio v·t con centro en las fuentes secundarias de ondas situadas en varios puntos del frente de onda inicial.
Las ondas secundarias situadas junto al extremos superior A se propagarán sin obstáculo, su envolvente dará lugar a un nuevo frente de ondas paralelo al inicial y situado a una distancia v·t. Las ondas secundarias producidas en el extremo inferior del frente deondas chocan contra la superficie reflectante, invirtiendo el sentido de su propagación. La envolvente de las ondas secundarias reflejadas da lugar a la parte del frente de ondas reflejado. El frente de ondas completo en el instante t tiene la forma de una línea quebrada.
Tomemos la fuente de ondas secundarias P, de la porción OP del frente de ondas incidente, trazamos la recta perpendicularPP’, tal que PP’=_v·t_. Con centro en O trazamos una circunferencia de radio v·t. Se traza el segmento P’O’ que es tangente a dicha circunferencia. Este segmento, es la porción del frente de ondas reflejado. De la igualdad de los triángulos OPP’ y OO’P’ se concluye que el ángulo ?i es igual al ángulo ?r.
Si trazamos las rectas perpendiculares (denominadas rayos) a los frentes de onda incidente yreflejado, se concluye, que el ángulo de incidencia ?i formado por el rayo incidente y la normal a la superficie reflectante, es igual al ángulo de reflexión ?r formado por el rayo reflejado y dicha normal.
5.3.2 LEY DE SNELL DE LA REFRACCIÓN
{draw:frame}
Consideremos un frente de ondas que se acerca a la superficie de separación de dos medios de distintas propiedades. Si en el…
