Portafolio unidad 2 - Óptica UAS

1. Universidad Autónoma de Sinaloa
Preparatoria Heraclio Bernal
Óptica
Ing. Audomaro Macario
Portafolio unidad II
Integrantes:
Félix Palomino Juan Daniel
Figueroa Zacarías Francisco

2. Glosario de términos
Óptica: Se considera a la óptica como la parte de la física que trata de la luz y de
los fenómenos luminosos.
Luz: Forma de energía que ilumina las cosas, las hace visibles y se propaga
mediante partículas llamadas fotones.
Laser: Dispositivo óptico que genera un haz luminoso de una sola frecuencia,
monocromático, coherente y muy intenso, mediante la estimulación eléctrica o
térmica de los átomos, moléculas o iones de un material.
Microscopio: Instrumento óptico para ampliar la imagen de objetos o seres, o de
detalles de estos, tan pequeños que no se pueden ver a simple vista; consta de un
sistema de lentes de gran aumento.
Telescopio: Instrumento óptico para observar objetos lejanos, en especial cuerpos
celestes, que consiste esencialmente en un espejo o lente que concentra los rayos
luminosos y forma una imagen del objeto, y una lente que amplía esta imagen.
Éter: Fluido hipotético invisible, sin peso y elástico, que se consideraba que
llenaba todo el espacio y constituía el medio transmisor de todas las
manifestaciones de la energía.
Onda: Curva que se forma en la superficie de un cuerpo flexible.
Corpúsculo: Partícula de materia de tamaño microscópico
Frecuencia: es una magnitud que mide el número de repeticiones por unidad de
tiempo de cualquier fenómeno o suceso periódico.
Reflexión: La reflexión es el cambio en la dirección de un rayo de luz cuando este
no logra traspasar la interfaz entre dos medios
Espectro: La luz blanca está compuesta de ondas de diversas frecuencias.
Cuando un rayo de luz blanca pasa por un prisma se separa en sus componentes
de acuerdo a la longitud de onda
Infrarrojo: El infrarrojo es un tipo de luz que no podemos ver con nuestros ojos.
Nuestros ojos pueden solamente ver lo que llamamos luz visible. La luz infrarroja
nos brinda información especial que no podemos obtener de la luz visible. Nos
muestra cuánto calor tiene alguna cosa y nos da información sobre la temperatura
de un objeto. Todas las cosas tienen algo de calor e irradian luz infrarroja.
Ultravioleta: Espacio del espectro electromagnético] Que no es visible para el ojo
humano y comprende el intervalo que va desde la luz visible violeta hasta la región
de los rayos X.
Redacción: Cuando un rayo luminoso incide sobre la superficie que separa dos
medios, por ejemplo el aire y el agua, parte de la luz incidente se refleja, mientras
que la otra parte se refracta y penetra en el segundo medio.
Rayo: es la trayectoria que teóricamente recorre la energía lumínica.

3. Haz: La divergencia de un haz electromagnético es una medida angular del
incremento en el diámetro del haz con respecto a la distancia desde la apertura
óptica o la apertura de la antena desde donde emerge el haz
Eclipse: Ocultación transitoria, total o parcial, de un astro debida a la interposición
de otro astro o al paso del primero por la sombra proyectada por otro.
Espejismo: refracción total de la luz cuando atraviesa capas de aire de diferente
densidad, y en virtud de la cual los objetos lejanos dan imágenes engañosas en
cuanto a su posición y situación.
Interferómetro: es un instrumento óptico que emplea la interferencia de las ondas
de luz para medir con gran precisión longitudes de onda de la misma luz.
Año-luz: Se calcula como la longitud que recorre la luz en un año. Más
formalmente, un año luz es la distancia que recorrería un fotón en el vacío durante
un año juliano (365,25 días de 86 400 s) a la velocidad de la luz (299 792 458
m/s) a una distancia infinita de cualquier campo gravitacional o campo magnético.

4. Actividades de repaso
2. Examina la figura 2.6 y menciona ejemplos de radiaciones de frecuencias
a) inferiores a la de la luz de color rojo
Infrarrojo, microondas, radio.
b) superiores a la de la luz de color violeta.
Rayos gamma, rayos x, ultravioleta.
4. Las frecuencias de las ondas que corresponden a la luz visible están
alrededor de 5.5 x 1014 Hz. Muchos sonidos habituales tienen frecuencias en
el entorno de 10 kHz. Compara dichas frecuencias. ¿Cuántas veces mayor es
la frecuencia de la luz que la del sonido?
Que los rayos ultravioleta (UV) son un tipo de energía invisible emitida por el sol y
que forman parte del espectro de luz.
6. Representa esquemáticamente un pequeño bombillo y algunos rayos que
indiquen la dirección de propagación de la luz emitida por su filamento.
¿Qué forma tendrá el frente de la onda luminosa que procede del bombillo?
8. Explica por qué la mayoría de las sombras que observamos diariamente
no tienen los bordes bien definidos.
Las sombras que no tienen bordes bien definidos se deben a que el objeto está
alejado de la superficie como por ejemplo una pared, la mesa o el suelo.
10. Busca en un diccionario el significado de la palabra homogéneo, ilustra
mediante ejemplos concretos dicho significado.
El agua

5. 12. En la experiencia de la figura 2.9, ¿además de la reflexión y transmisión
de la luz, tendrá lugar la absorción de parte de ella?
Si, parte es absorbida.
14. Busca el significado de la palabra espejismo e indaga acerca de ellos.
Explica con tus propias palabras en qué consisten.
Ilusión óptica debida a la reflexión de la luz al atravesar capas de aire caliente de
diferente densidad, lo cual provoca una visión de la imagen invertida de objetos,
como si se reflejaran en el agua.
16. Si miras a las estrellas notarás que parecen titilar, ¿Cómo explicarías
esto?
La razón por la que vemos tildar es debida a la distorsión que nuestra atmósfera
produce sobre los rayos luminosos que nos llegan de ellas. A medida que la luz de
una estrella va atravesando cada una de las capas de la atmósfera terrestre, se va
refractando y cambiando de dirección, puesto que cada una de estas capas tiene
turbulencias, temperatura y una densidad diferente, motivo por el cual parece que
titile.
18. Haz un breve resumen histórico acerca del conocimiento de la velocidad
de propagación de la luz.
Ole Roemer (1644-1710), fue el primero en medir la velocidad de la luz en 1676.
Detectó que el tiempo entre los eclipses del satélite Io de Júpiter era menor
cuando la distancia a la Tierra decrecía, y viceversa. El satélite queda oculto por la
sombra que proyecta el planeta Júpiter, y se puede detectar fácilmente el
momento en el que el satélite aparece de nuevo tras desaparecer brevemente de
la vista del observador terrestre. Obtuvo un valor de 214000 km/s, aceptable dada
la poca precisión con la que se podía medir en aquella época la distancia de los
planetas.
En 1728 James Bradley (1692-1762) estudió la velocidad observando las
aberraciones de las estrellas, que es el desplazamiento aparente de las estrellas
debido al movimiento de la Tierra alrededor del Sol. Obtuvo un valor de 301000
Km/s.
Galileo (1564-1642) dudó que la velocidad de la luz fuera infinita y describió un
experimento. Dos personas toman una lámpara con rejillas y se colocan en la cima
de dos montañas diferentes. Una abría la rejilla de su lámpara y la otra debía abrir
la suya tan pronto como viera la luz de la lámpara del primero. De esta manera se
podía calcular cuánto tiempo habría pasado antes de que se viera la luz de la otra
montaña. La velocidad de la luz es tan elevada que es imposible detectarla
mediante un experimento de este tipo.
Armand Fizeau (1818-1868) en 1849 usó un haz de luz reflejado en un espejo a
ocho Km. de distancia. El haz pasa a través de una rueda dentada cuya velocidad
se incrementa hasta que el haz de retorno ha pasado completo el hueco siguiente.
El valor obtenido es 315000 Km/s. Usando espejos en rotación, Leon Foucault
(1859-1868) en 1850, obtuvo un valor de 298.000 Km/s.

6. Albert Abraham Michelson (1852-1931), en 1879, durante una reunión de la
Asociación Americana para el Progreso de la Ciencia, presentó el método que
había utilizado para determinar la velocidad de la luz, que halló ser de 300091
km/s, si bien en 1926, como consecuencia de los estudios que realizó en el
observatorio de Monte Wilson, dio como valor más correcto el de 299520 Km/s.
En Estados Unidos, colaboró con Edward W. Morley (1838-1923) para realizar una
serie de experimentos con el interferómetro para conocer la influencia que el
movimiento de la Tierra pudiera ejercer sobre un supuesto éter. Estos trabajos
probaron la constancia de la velocidad de la luz, siendo la base del principio de la
relatividad de Einstein. En 1907 recibió el premio Nobel de Física.
En 1907 Rosa y Dorsey lograron un valor de 299788 Km/s, el más exacto hasta el
momento.
Se han empleado otros métodos para mejorar la exactitud. En 1958, Froome llegó
al valor de 299792.5 Km/s, mediante un interferómetro de microondas y una celda
Kerr. A partir de 1970 con el desarrollo de aparatos de láser con una estabilidad
espectral muy grande y relojes de cesio exactos, ha sido posible mejorar las
medidas, llegando a ser conocida con tan sólo un error de un m/s.
20. Escribe un resumen de ideas y ecuaciones esenciales estudiadas en el
capítulo.
Naturaleza de la luz: Newton en el siglo XVIII suponía que la luz estaba formada
por corpúsculos lanzados a gran velocidad por los cuerpos emisores de luz.
Escribió un tratado de Óptica en el que explicó multitud de fenómenos que sufría
la luz. En 1678 Huygens defiende un modelo ondulatorio, la luz es una onda. Con
este modelo se explicaban fenómenos como la interferencia y difracción que el
modelo corpuscular no era capaz de explicar. La solución al problema la dio
Maxwell en 1865, la luz es una onda electromagnética que se propaga en el vacío.
Maxwell se basó en los estudios de Faraday del electromagnetismo, y concluyó
que las ondas luminosas son de naturaleza electromagnética. Una onda
electromagnética se produce por la variación en algún lugar del espacio de las
propiedades eléctricas y magnéticas de la materia. No necesita ningún medio para
propagarse, son ondas transversales.
Longitud de onda: λ= v/f
Propagación de la luz: En el aire que nos rodea, la luz se propaga en línea recta.
Las líneas rectas que indican la dirección de propagación de la luz, es decir de la
onda luminosa, se denominan rayos de luz. La luz no siempre se propaga en línea
recta, en los medios transparentes y homogéneos, la luz se propaga en línea
recta, pero en los no homogéneos puede desviarse.
Velocidad de la luz: El astrónomo danés Olaus Roemer fue el primero en
mostrar, a partir de observaciones astronómicas, que la velocidad de la luz es
finita. Actualmente se conoce que la velocidad de la luz en el vacío es constante,

7. independiente de la velocidad de la fuente que la emite, y representa un valor
límite.
Velocidad de la luz: c= d/s