Óptica geométrica y óptica física

1. UNIVERSIDAD NACIONALAUTÓNOMA DE NICARAGUA
UNAN MANAGUA
INTEGRANTES:
Br. Maribel de Jesús López
Br. Ana Julia Cruz Obregón
Br. Luis Manuel Boza Bracamonte
Red conceptual:
ÓPTICA Y FÍSICA
MODERNA
Docente: Lic. Javier Payán
I-Semestre 2021.

2. Óptica y Física
Moderna
Óptica Geométrica Óptica y Física

3. Fenómenos de la
Óptica Geométrica
Reflexión
Refracción
Sistemas ópticos
y lentes

4. Óptica y Física
Interferencia Polarización
Difracción

5. HISTORIA
Teoría
corpuscular
Isaac Newton
(1642-1727)
La luz fue
considerada
como una
corriente de
partículas(
llamadas
corpúsculos)
emitidas por
fuentes
luminosas.
Teoría ondulatoria
(Huygens)
Esta teoría postula que la
luz emitida por una
fuente estaba formada
por ondas, que
correspondían al
movimiento especifico
que sigue la luz al
propagarse en un medio
insustancial e invisible
llamado éter.
Teoría
Electromagnética
(Maxwell,1986)
Mecánica
ondulatoria (De
Broglie, 1924)
Teoría de los
Cuantos.
(Planck, 1900 y
Einstein1905)
Se afirma que la
luz era una forma
de onda
electromagnética
de alta frecuencia.
Esta teoría fue
comprobada por el
experimento de
Michelson y
Morley.
Basándose en la
teoría cuántica de
Planck, Einstein
explico el efecto
fotoeléctrico por
medio de los
corpúsculos de luz ,
a los que llamo
fotones.
Toma en cuenta
las teorías
anteriores, las
cuales usa para
evidenciar la
doble naturaleza
de la luz.

6. DUALIDAD DE LA LUZ
 La dualidad de la onda-partícula postula que todas las
 Las partículas presentan propiedades de onda y partícula.
Mas específicamente, como partículas pueden presentar
interacciones muy localizadas y como ondas exhiben el
fenómeno de la interferencia.
❖ La radiación electromagnética, es también llamada radiación
térmica la cual es una mezcla de diferentes longitudes de
ondas. Ejemplo: la llama de una vela, brazas calientes de una
fogata, un calentador domestico, etc.
❖ También se produce mediante descargas eléctricas a través de
gases ionizados. ejemplo: el brillo de lámparas de arco de
mercurio, la luz amarilla-naranja de las lámparas de vapor de
sodio, los distintos colores de los anuncios de “neón”.

7. REFRACCIÓN:
La refracción es el cambio de dirección y velocidad que
experimenta que experimenta una onda al pasar de un medio
material a otro con distinto índice refractivo. Solo incide si la
onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de
los dos medios y si estos tienen índices de refracción distintos.
Para un rayo de luz con un ángulo de incidencia en el primer
medio, ángulo entre la normal a la superficie y la dirección de
propagación del rayo, tendremos que el rayo se propaga en el
segundo medio con un ángulo de refracción cuyo valor se
obtiene por medio de la ley de Snell.

8. Ley de Snell:
La simetría de la ley de Snell implica que las trayectorias de los rayos
de luz son reversibles. Es decir, si un rayo incidente sobre la superficie
de separación con un ángulo de incidencia θ1 se refracta sobre el
medio con un ángulo θ2 de refracción, entonces un rayo incidente en
la dirección opuesta desde el medio 2 con un ángulo de incidencia
θ2 se refracta sobre el medio 1 con un ángulo θ1.
Una regla cualitativa para determinar la dirección de la refracción es
que el rayo en el medio de mayor índice de refracción se acerca
siempre a la dirección de la normal a la superficie. La velocidad de la
luz en el medio de mayor índice de refracción es siempre menor.

9. Gráficamente
la ley de la
refracción se
observa en la
siguiente
ilustración.

10. MEDICIONES DE LA RAPIDEZ DE LA LUZ.
MÉTODO DE FIZEAU
MÉTODO DE ROEMER
HIZO LA PRIMERA ESTIMACIÓN
EXITOSA DE LA VELOCIDAD DE
LA LUZ.
LA LUNA TENIA UNA VARIACIÓN SISTEMÁTICA RESPECTO A
SU PLANETA
EN LA TÉCNICA SE OBSERVÓ QUE
UNA DE LAS LUNAS DE JÚPITER
TIENE UN PERIODO DE
REVOLUCION DE 42.5H
CREÓ EL PRIMER MÉTODO
EXITOSO PARA CALCULAR LA
VELOCIDAD DE LA LUZ.
EL PROCESO BÁSICO ES MEDIR
EL INTERVALO DE TIEMPO
TOTAL DURANTE EL CUAL LA
LUZ VIAJA DE UN PUNTO
HACIA UN ESPEJO Y DE
REGRESO

11. APROXIMACIÓN DE UN RAYO EN ÓPTICA
GEOMÉTRICA
La óptica geométrica estudia la propagación de la luz, la luz se desplaza en dirección
fija y en línea recta cuando pasa por un medio uniforme.
Los rayos de una onda determinada son las líneas rectas perpendiculares a los frentes de
ondas para una onda plana.
Se define frente de onda como la línea que une todos los puntos que en un mismo
tiempo, se encuentran en idéntico estado de oscilación o perturbación.
La óptica ondulatoria estudia el comportamiento de la luz en su manifestación como
onda. La luz es una onda electromagnética. Por lo tanto experimenta los mismos
fenómenos que cualquier otro tipo de onda.

12. FENÓMENOS DE LA NATURALEZA QUE SE
PRESENTAN AL USAR DICHOS MODELOS.
El medio en que se propaga la luz se caracteriza por una magnitud llamada
índice de refracción.
La velocidad de la luz en cualquier medio es siempre menor que en el vacío, el
índice de refracción es siempre mayor que 1.
la expresión que relaciona velocidad de propagación, longitud de onda y
frecuencia , cuando la luz se propaga en un medio, si frecuencia no cambia.

13. LEY DE REFLEXIÓN
El rayo incidente, la normal a la superficie reflectora en el punto de incidencia, y el rayo
reflejado están en el mismo plano.
El ángulo del rayo incidente es igual al rayo reflejado, ambos medidos con respecto a la normal.

14. ¿CÓMO EXPLICARÍA LA RETRORREFLEXIÓN EN
LAS LUCES TRASERAS DE LOS VEHÍCULOS?
Para entender mejor unas de las aplicaciones más común se
encuentra en la parte de los stop, esta parte de plástico llamadas
carabelas está formado por numerosos y diminutos esquinas de
cubos . Para que las luces de los faros delanteros de los
vehículos, que se aproximen por atrás se reflejen a los
conductores, a veces por esquinas de cubos se usan pequeñas
salientes esféricas diminutas esferas transparente se utilizan en
los materiales de recubrimiento que encuentran en muchos
señalamiento de tránsitos en los caminos . Debido a esta
retrorreflexión las señales de altos parece mucho más brillante
de lo que sería ,si fuese simplemente una superficie plana o
brillosa.

15. LA ONDA ELECTROMAGNÉTICA BAJO REFRACCIÓN
Parte de la energía de la onda incidente, se transmite en el nuevo
medio. De igual modo, cuando un rayo de luz que se mueve en un
medio transparente, encuentro una frontera que lleva a otro medio
de igual característica, parte de la energía se refleja y se parte,
penetran al segundo medio como la reflexión la dirección de la
onda transmitida muestra un comportamiento interesante debido a
la naturaleza tridimensional de las ondas de la luz. El Rayo que
penetra al segundo medio se dobla en la frontera y se refracta. El
rayo de luz que incide en forma oblicua se llama interface: aire y
vidrio.

16. COMPORTAMIENTO DE LA LUZ
El comportamiento de la luz cuando pasa del aire a otra sustancia y luego regresa al
aire, es un tema de confusión frecuentemente para estudiante . Cuando la luz se mueve
en el aire, su rapidez es 3.00x 10
8 m/s pero esta rapidez se reduce a casi 2x10
8 m/s.
Si la luz entra a un bloque de vidrio cuando la luz emerge de nuevo hacia el aire, su
rapidez aumenta de forma instantánea luego se requiere explicar desde una perspectiva
atómica de la materia para eso acudimos a la siguiente imagen.
Se observa un haz de luz entrando en un trozo de vidrio desde la izquierda. Una vez
dentro del vidrio La luz puede encontrar un electrón ligado a un átomo indicando
como punto A. Supongamos que la luz es absorbida por el átomo: Esto hace que el
electrón oscilante actúe como una antena y emite el haz de la luz hacia un átomo en B,
donde la luz es absorbida de nuevo.
Nota: Esto detalle de absorción y radiación se explica con mejor en términos de
mecánica cuántica. Por ahora es suficiente pensar que la luz pasa de un átomo a otro a
través del vidrio A 3.00 x 10
8 m/s. La absorción y la radiación que tienen lugar hace
que el promedio de la rapidez de la luz disminuye a 2x10
8 m/s.

17. ¿ QUÉ OCURRE CUANDO UNA LUZ INCIDE SOBRE
LA CARA DE UN PRISMA CON LADOS NO
PARALELOS?
En este caso, el rayo saliente no se propaga en la misma
dirección que el rayo entrante. Un rayo de luz de longitud
de onda simple, incidente en el prima desde la izquierda
emerge un ángulo alfa de su dirección de viaje original.
Este ángulo alfa se llama ángulo de desviación el ángulo
punto 1 FI del prisma que se muestra en la figura se
define como el ángulo entre la superficie a la que esta
entra la luz en el prima y la segunda superficie encuentra
la luz.

18. PRINCIPIO DE HUYGENS
Consiste en un método geométrico, usando el conocimiento de onda anterior, para determinar la posición de un frente de
onda nuevo en un instante “t”.
En la construcción de Huygens para ondas esféricas: todos los puntos de un frente de onda se toman como fuentes de
onda puntuales para la producción de ondas esféricas secundarias.
Las ondas esféricas secundarias: llamadas trenes de ondas, se propagan hacia afuera por un medio a una velocidad,
características de las ondas en ese medio.
Después de algún intervalo de tiempo transcurrido la nueva posición del frente de onda es la superficie tangente a los
trenes de ondas.

19. Considerando una onda plana, moviéndose en el espacio libre AA”, Huygens considero a cada
punto de el frente de onda como fuente puntual. Al trazar círculos, con radio r = c∆t, donde c es
la rapidez de la luz en el vacío y ∆t es cierto intervalo de tiempo de la propagación de la onda. la
superficie trazada tangente a estos trenes de onda es el planos.
BB”, que es el frente de onda en un tiempo posterior, es paralelo a AA”. De modo que son
semejante, BB”.

20. PRINCIPIO DE HUYGENS APLICADO A
LA REFLEXIÓN
La recta AB representa un frente de onda plano de la luz incidente cuando el rayo 1
incide en la superficie.
En este instante, la onda A envía el tren de onda de Huygens con centro en A. la luz
reflejada se propaga desde D.
Al mismo tiempo, la onda en B emite un tren de onda de Huygens con centros en B
con la propagación de luz hacia C.
Los trenes de ondas después de un intervalo de tiempo ∆t, después que el rayo 2
incide en la superficie.
Los rayos 1 y 2 se mueven a la misma rapidez, obteniéndose AD = BC = r = C∆t .
Los ∆ABC y ∆ADC, son congruentes al tener la misma hipotenusa AC y porque AD
= BC,

21. EL PRINCIPIO DE HUYGENS PARA DEDUCIR LA
LEY DE LA REFRACCIÓN
cuando el rayo 1 incide sobre la superficie y el intervalo
de tiempo ∆t consecutivo desde el rayo 2 hace lo mismo.
En ese ∆t, la onda en A envía un tren de onda de Huygens
con centro en B, la luz continúa su propagación hacia C.
Los trenes de ondas se desplazan en medios diferentes.
Los radios de los trenes de ondas son diferentes.
El radio del tren de ondas desde A

22. DISPERSIÓN DE LA LUZ
Es una propiedad importante del índice de refracción n es que,
para un material determinante, el a índice varía con la longitud de
onda que pase por el material. Como n es una función de la
longitud de onda, ley de la refracción de Snell indica que las luces
de diferentes longitudes de onda se retractan diferentes ángulos
cuando inciden sobre un material.
En la figura 35.21 se aprecia, el índice de refracción generalmente
disminuye con una longitud de onda creciente. Esto significa que
la luz violeta se retracta más que la luz roja cuando transita dentro
de un material.

23. Suponiendo que un haz de luz blanca (combinación de todas
las longitudes de ondas visibles) incide en un prisma. Como se
ilustra En la figura 35.22. claramente el ángulo de desviación
depende la longitud de onda. Los rayos que emergen se
dispersan en una serie de colores conocida como espectro
visible. Estos colores, en orden de longitud de onda
decreciente son rojo, naranja, amarillo, verde , azul y violeta.
Newton demostró que cada color tiene un ángulo particular de
desviación y que los colores se pueden recombinar para
formar la luz blanca original.

24. ¿CÓMO SE PRODUCE EL ARCOÍRIS?

26. REFLEXIÓN TOTAL INTERNA DE LA LUZ.
En la reflexión total interna, se produce cuando el rayo refractado desde un medio de mayor índice de
refracción a uno menor, sale rasante a la superficie, por lo que decimos que el ángulo de refracción vale 90°
con respecto a la normal y el valor que adquiere el ángulo de incidencia para lo cual ocurre se llama ángulo
crítico.
Una forma de observar la refracción interna total es cuando un rayo de luz reflejado en un chorro de agua
sigue la trayectoria de este debido a que la luz viaja a menor velocidad en el agua (n del agua= 1.33 ) que en el
aire (n del aire= 1.000294), cuando alcanza la frontera aire agua, este se acelera y se dobla, llegando al ángulo
critico ϴ=90º, el rayo de luz se ha doblado tanto que se vuelve a reflejar en el agua, la luz toca el límite entre
el agua y el aire abriendo un ángulo tan grande que no puede escapar de la superficie, por eso cuando la luz
intenta escapar del medio por el que viaja, se refleja completamente y sigue el camino por donde cae el chorro
de agua.
La fibra
óptica
Composición Imágenes de
la fibra óptica
Aplicaciones

28. ¿QUE ES LA FIBRA ÓPTICA?
Una aplicación interesante de reflexión interna total es
el uso de varillas de vidrio o plástico transparente para
“transportar” luz de un lugar a otro. La luz es
confinada a moverse dentro de una varilla, incluso
alrededor de curvas, como resultado de reflexiones
internas totales sucesivas. Este tubo de luz es flexible
si se emplean fibras delgadas en lugar de varillas
gruesas. Un tubo flexible de luz se denomina fibra
óptica.

29. ¿ COMO ESTA COMPUESTA?
Construcción de una fibra
óptica. La luz se desplaza en
el núcleo que está rodeado
por un revestimiento y un
forro protector.

30. LÓGICA FÍSICA DE DICHA COMPOSICIÓN.
Debido a que el índice de refracción del revestimiento es menor que el del núcleo, la luz que se
desplaza en este experimenta reflexión interna total si llega a la interfaz entre el núcleo y el
revestimiento a un ángulo de incidencia mayor al ángulo crítico. En este caso, la luz “rebota” a
lo largo del núcleo de la fibra óptica, perdiendo muy poco de su intensidad a medida que se
desplaza.
Cualquier pérdida de intensidad en una fibra óptica se debe en esencia a reflexiones de los dos
extremos y a la absorción por el material de la fibra.

31. APLICACIONES

32. FORMACIÓN DE LAS IMÁGENES
● Imágenes formadas por espejos planos.
● Imágenes formadas por espejos esféricos.
● Imágenes formadas por refracción.
● Lentes delgadas.
● Aberraciones de las lentes.
● La cámara fotográfica.
● El ojo humano.
● La lupa simple.
● El microscopio compuesto.
● El Telescopio.

33. SISTEMA ÓPTICO
En óptica geométrica se denomina sistema óptico a un conjunto de superficies
que separan medios con distintos índices de refracción.
Estas superficies pueden ser refractantes o espejos, pero no tienen por qué ser
de revolución ni presentar ningún tipo de alineación. Con frecuencia nos
encontramos con sistemas formados por superficies esféricas,1​con sus centros
de curvatura situados sobre una misma recta llamada eje del sistema o eje
óptico. A estos sistemas se les denomina sistemas ópticos centrados, aunque
con frecuencia se omite este último adjetivo al referirse a ellos.

34. IMÁGENES FORMADAS POR ESPEJOS PLANOS
∙ Imagen formada por la reflexión de un espejo plano.
∙ Distancia p a un espejo plano.
∙ La distancia p se conoce como la distancia del objeto.
∙ Los rayos luminosos divergentes que salen de la fuente son reflejados
por el espejo.
∙ Los rayos siguen un proceso de divergencia.
∙ Las líneas discontinuas de la figura 36.1 son extensiones de los rayos
divergentes hacia atrás, hasta un punto de intersección I.
∙ El punto I que está a una distancia q detrás del espejo, se conoce como
imagen del objeto en O.
∙ A la distancia q se le llama distancia de la imagen.

35. ∙ La geometría simple de la figura 36.2 sirve para examinar
las propiedades de las imágenes de objetos extensos
formadas por espejos planos.
∙ A pesar que existe un número infinito de posibles
direcciones hacia las cuales los rayos luminosos pueden
salir de cada punto del objeto (representado por la flecha
azul), solo es necesario elegir dos rayos para determinar
donde se formara la imagen.
∙ La imagen formada por un objeto colocado frente a un
espejo plano esta tan lejos detrás del espejo como está el
objeto frente a él.
∙ la geometría en la figura 36.2 revela que la altura de objeto
h es igual a la altura de la imagen h´.

36. IMÁGENES FORMADAS POR ESPEJOS ESFÉRICOS
. Espejos cóncavos
● Se considera la reflexión de luz desde la superficie interior
cóncava de un espejo esférico. Este tipo de superficie reflectora
se llama espejo cóncavo. El espejo tiene un radio de curvatura R,
y su centro de curvatura es el punto C. el punto V es el centro de
la sección esférica, y una línea a través de C y V se llama eje
principal del espejo.
● Muestra una sección transversal de un espejo esférico, con
superficie representada por la línea negra curva sólida. Este tipo
de espejo enfoca los rayos paralelos entrantes en un punto, como
se demuestra por los rayos de luz de colores

37. ● Considerando una fuente de luz puntual colocada en el punto O
de la figura 36.6b, donde O es cualquier punto sobre el eje
principal, a la izquierda de C. En la figura se muestran dos rayos
divergentes que se originan en O. Después de reflejarse en el
espejo estos rayos convergen y se cruzan en la imagen que
aparece en el punto I. Después continúan divergiendo alejándose
de I como si en ese punto existiera un objeto. Como resultado, la
imagen en el punto I es real.
● Muestra dos rayos que salen del objeto.
● Uno de los rayos paso por el centro de curvatura C del espejo e
incide en el espejo, perpendicular a la superficie del mismo,
reflejándose de regreso sobre sí mismo.
● El segundo rayo incide en el espejo en su centro (punto V) y se
refleja como se muestra, en cumplimiento con la ley reflexión.

38. Espejos convexos
La figura 36.11 muestra la formación de una imagen en un espejo
convexo, es decir, plateado de forma que la luz sea reflejada en la
superficie exterior convexa, A veces este se conoce como espejo divergente
porque los rayos de cualquier punto de un objeto divergen después de
haberse reflejado, como si vinieran de algún punto detrás del espejo.
La imagen es virtual porque los rayos reflejados solo dan la impresión de
originarse en el punto imagen , como se indica mediante las líneas
discontinuas. Además la imagen siempre es vertical y menor al objeto.
Este tipo de espejos se utiliza con frecuencia en las tiendas para
desanimar a los ladrones. Es posible utilizar un solo espejo para obtener
una amplia visibilidad, ya que forma una imagen mas pequeña que la del
interior de la tienda.

39. IMÁGENES FORMADAS POR REFRACCIÓN

40. LENTES DELGADAS
Las lentes se utilizan para formar imágenes por refracción en los
instrumentos ópticos, como es el caso de las cámaras fotográficas,
telescopios y microscopios. La luz que pasa a través de ella
experimenta una refracción en dos superficies.
Para localizar la imagen formada por una lente, utilice la imagen virtual
en I1 formada por la superficie 1 como el objeto de la imagen formada
para la superficie 2. El punto C1 es el centro de curvatura de la
superficie 1.

41. a) La imagen debida a la superficie 1 es virtual, por lo que I1 está al lado
izquierdo de la superficie.
b) La imagen debida a la superficie 1 es real, por lo que I1 aparece a la
derecha de la superficie.

42. ABERRACIONES DE LAS LENTES
● Aberraciones Esféricas
∙ Se presentan debido a que los focos de los rayos alejados del eje principal de una
lente o espejo esférica son diferentes de los focos de rayos con la misma longitud de
onda que pasan cerca del eje.
∙ Los rayos que pasan a través de puntos cercanos al centro de la lente forman una
imagen más lejos de la lente que los rayos que pasan a través de puntos cerca de los
bordes.
∙ Muchas cámaras fotográficas tienen una abertura ajustable para controlar la
intensidad de la luz y reducir la aberración esférica.
∙ Conforme el tamaño de la abertura disminuye y se producen imágenes más nítidas
en caso de una pequeña abertura solo la parte central que queda expuesta a la luz.
∙ Para los espejos la aberración esférica se minimiza mediante una superficie
reflejante parabólica en lugar de una superficie esférica.
∙ Las superficies parabólicas se utilizan muy poco, ya que aquellas con una óptica de
alta calidad resultan muy costosas de fabricar.
∙ Los rayos de luz paralelos que inciden en una superficie parabólica se enfocan en un
punto en común independiente de su distancia al eje principal
∙ Estas superficies reflectoras parabólicas se utilizan en muchos telescopios
astronómicos a fin de mejorar la calidad de la imagen.

43. ● Aberraciones Cromáticas.
∙ La figura muestra que la distancia focal de una lente es
mayor para la luz roja que para la violeta.
∙ Otras longitudes de onda tienen focos intermedios entre
la luz roja y luz violeta que causa una imagen borrosa
llamada aberración cromática.
∙ Para el caso de una lente divergente también da como
resultado una distancia focal más corta para la luz
violeta que para la luz roja, pero en la cara frontal de la
lente.
∙ Puede reducirse de manera significativa al combinar una
lente convergente fabricada con una clase de vidrio y
con una lente divergente hecha de vidrio.

44. LA CÁMARA FOTOGRÁFICA
● Es un instrumento óptico sencillo cuyas características esenciales aparecen en
la figura 36.33. Está constituida por una cámara hermética a luz , una lente
convergente que produce una imagen real y una película por detrás de la lente
para recibir la imagen.
● Las cámaras digitales son similares a las cámaras que hemos descrito aquí
excepto que la luz no forma una imagen sobre una película fotográfica esta
imagen es formada en un dispositivo acoplado por carga, que traduce en
números la imagen , lo que resulta en un código binario. Esta información
digital se guarda después en la memoria para reproducirla en la pantalla de la
cámara, o puede ser descargada a una computadora.

45. EL OJO HUMANO
● Similar a la cámara fotográfica, un ojo humano enfoca la luz y produce una imagen nítida.
Sin embargo , los mecanismos mediante los cuales el ojo controla y ajusta la cantidad de la
luz admitida para producir imágenes correctamente enfocadas, son mucho mas complejos,
intrincados y efectivos que los de la cámara mas avanzada. En todos los aspectos el ojo
humano es una maravilla fisiológica.

46. ESTADOS DEL OJO HUMANO

47. LA LUPA SIMPLE
En el caso más simple, una lupa está constituida por una sola
lente convexa que hace converger sobre el ojo, por refracción,
la luz del objeto observado. Esta realiza una imagen ampliada
que es nítida al foco de la lente, punto donde todos los rayos
convergen.

48. EL MICROSCOPIO COMPUESTO
Se puede definir como
microscopio compuesto
cualquier microscopio que
utilice más de una lente para
permitir observar una
muestra de forma
aumentada.

49. EL TELESCOPIO
● Los telescopios son instrumentos que permiten ampliar las imágenes
de objetos distantes, como las estrellas. Actualmente existen
diferentes tipos de telescopio (refractor, reflector, de espejos
múltiples, gigantes, radiotelescopios), que son muy especializados y
funcionan de diferentes maneras.
● Telescopio refractor: Este tipo de telescopio tiene un tubo largo,
relativamente delgado con el lente principal (objetivo) en el frente, el
cual recolecta y enfoca la luz.. El tipo de telescopio astronómico más
sencillo tiene dos lentes. Ambas son convexas; es decir, más gruesas
en el centro que en los extremos. La lente más cercana al objeto se
llama objetivo. La luz de una fuente distante pasa por esta lente y
llega a un foco como una imagen "‘real" e invertida dentro del tubo
del telescopio. La lente del ocular aumenta la imagen formada por el
objetivo
● Telescopio reflector: Utiliza un espejo cóncavo grande y pesado, en
vez de lentes, para recolectar y enfocar la luz. Se mira a través del
ocular situado a un lado del tubo, cerca del extremo superior.

51. INTERFERENCIA:
La interferencia en ondas de luz se presentan siempre que dos o
más ondas se traslapan en un punto determinado.
Se observa una configuración de interferencia si
1) Las fuentes son coherentes y
2) Las fuentes tienen longitudes de onda idénticas.
Se manifiesta cuando dos o más ondas se combinan
porque coinciden en el mismo lugar del espacio. Cada
onda tiene sus crestas y sus valles, de manera que al
coincidir en un momento dado se suman sus efectos. Es
frecuente que la interferencia se lleva a cabo entre una
onda y su propio reflejo.

52. INTERFERENCIA CONSTRUCTIVA:
Hay dos tipos de interferencia la constructiva y la destructiva (las
ondas se anulan).
Interferencia constructiva: cuando dos ondas interfieren, en los puntos en
que coinciden las dos crestas se dice que hay interferencia constructiva.
En estos puntos se suman las amplitudes de las ondas.

53. INTERFERENCIA DESTRUCTIVA:
Interferencia destructiva: al inferir dos ondas, en los puntos donde
coincide una cresta de una onda con un valle de la otra onda se dice
que hay interferencia destructiva. Las amplitudes en este caso se restan y
pueden anularse por completo.

54. EXPERIMENTO DE YOUNG:
Experimento de Young 'El experimento de Young, más conocido
como el experimento de la doble rendija, fue realizado en 1801
por Thomas Young, en un intento de discernir sobre la naturaleza
corpuscular u ondulatoria de la luz.' Young comprobó un patrón
de interferencias en la luz procedente de una fuente lejana al
difractarse en el paso por dos rejillas, resultado que contribuyó a
la teoría de la naturaleza ondulatoria de la luz. Posteriormente, la
experiencia ha sido considerada fundamental a la hora de
demostrar la dualidad onda corpúsculo, una característica de la
mecánica cuántica. El experimento también puede realizarse
con electrones, protones o neutrones, produciendo patrones de
interferencia similares a los obtenidos cuando se realiza con luz.

55. EXPERIMENTO DE YOUNG:

56. ÓPTICA FÍSICA:
La Óptica o ciencia que estudia la luz, es una de las ramas más antiguas
de la física. La óptica geométrica se basa en el concepto de rayo luminoso
como trayectoria que siguen las partículas materiales emitidas por los
cuerpos luminosos sin preocuparse de estudiar cual es la naturaleza de la
luz.

58. DIFRACCIÓN DE LUZ
¿Qué ocurre si un objeto opaco se interpone en el
camino de la luz?
Respuesta Geométrica: Se produce una SOMBRA,
con contornos bien definidos [Una proyección
desde la fuente al objeto a base de líneas rectas]
Fenómenos de difracción.
• Los contornos de sombra no son nítidos, sino que
presentan cierta “estructura”.
Esto no es exactamente así Ejemplo: La sombra de
la mano:
¿Y por qué se llama “difracción”?

61. Difracción por una abertura rectangular
Abertura Rectangular 2b>2a
Características:
- En el eje del lado más corto (horizontal), los máximos están más
separados.
- El máximo del centro es el doble de ancho que todos los demás.
- Fuera de los ejes hay luz en los puntos cuyas coordenadas son de
máximo sobre el eje. 2b 2ª.
- Ejemplo: Difracción de Rayos X blandos por una abertura cuadrada

62. Difracción por una rendija
Abertura Rectangular 2b>>2a (rendija)
• Características

63. Difracción por una rendija de anchura variable
Variamos la anchura mediante cuchillas móviles que se van
cerrando.

64. Intensidad de los patrones de difracción de dos rendijas
Cuando se tiene más de una rendija, es necesario considerar no sólo patrones de
difracción debido a las rendijas individuales, sino también los patrones de interferencia
debidos a las ondas desde rendijas diferentes. Que indican una disminución en la
intensidad de los máximos de interferencia conforme u se incrementa.

65. A fin de determinar los efectos de cada rendija de interferencia y el patrón
de difracción de una sola rendija, combine las ecuaciones 37.12 y 38.2:
A pesar de que esta expresión parece complicada, simplemente representa el
patrón de difracción de una sola rendija (el factor incluido en paréntesis
cuadrados) que actúa como una “envolvente” para un patrón de interferencia
de dos rendijas (el factor coseno cuadrado) como se puede observar en la
figura 38.7. La curva interrumpida de color azul de la figura 38.7 representa el
factor entre corchetes de la ecuación 38.3. El factor que incluye coseno
cuadrado daría por sí mismo una serie de picos, todos de la misma altura,
como el pico más elevado de la curva café de la figura 38.7.

66. Ecuaciones de difracción:
A fin de determinar los efectos de cada rendija de interferencia y el
patrón de difracción de una sola rendija, combine las ecuaciones 37.12
y 38.2:

67. Ecuaciones de difracción:
La ecuación 38.1 especifica que el primer mínimo de difracción se presenta
cuando a sen u = l, siendo a el ancho de la rendija. Al dividir la ecuación 37.2
entre la ecuación 38.1 (con m = 1) permite determinar qué máximo de
interferencia coincide con el primer mínimo de difracción

68. La polarización electromagnética
es un fenómeno que puede
producirse en las ondas
electromagnéticas, como la luz, por
el cual el campo eléctrico oscila
sólo en un plano determinado,
denominado plano de polarización.
Término que proveniente del latín
diffractus que significa quebrado
Definición polarización:

69. Historia:
A finales del siglo XVII había dos teorías enfrentadas sobre la naturaleza de la luz,
la teoría ondulatoria defendida por Christian Huygens (1629-1695) y Robert
Hooke (1635-1703) y la teoría corpuscular a cuya cabeza se sitúo el mismísimo
Isaac Newton (1642-1727).
Durante todo el siglo XVIII la teoría corpuscular de la luz gozó del favor de la
mayoría de los científicos.
Sin embargo, las cosas cambiaron entre 1801 y 1815 gracias a la
demostración experimental del carácter ondulatorio de la luz realizada
por Thomas Young (1773-1829) y a la formalización de la teoría ondulatoria
de la luz llevada a cabo por Augustin Jean Fresnel (1778-1827).
Para muchos Young es “el último hombre que lo sabía todo”. Su
contribución fundamental al campo de la luz es el experimento de la doble
rendija, considerado como uno de los experimentos “más bellos de la
física”, y que probaba que la luz sufre el fenómeno de las interferencias que
es propio de las ondas.

70. Tipos de polarización
se dice que una onda está linealmente polarizada si en todo momento el
campo eléctrico resultante E vibra en la misma dirección en un punto en
particular, el plano formado por E y la dirección de propagación se
conoce como el plano de polarización de la onda.
Es posible obtener un haz linealmente polarizado, partiendo de un haz no
polarizado, al retirar todas las ondas del haz con excepción de aquellas
cuyos vectores de campo eléctrico oscilan en un solo plano.
Ahora se explicarán cuatro procesos para la producción de luz polarizada
a partir de luz no polarizada:
Polarización por
absorción selectiva Polarización
por reflexión Polarización por
refracción doble Polarización
por dispersión

71. Polarización por absorción selectiva
La técnica más común para producir luz polarizada es usar material que
transmita ondas cuyos campos eléctricos vibren en un plano paralelo a cierta
dirección y que absorba las ondas cuyos campos eléctricos estén vibrando
en todas las demás direcciones. En el año de 1938, E. H. Land (1909-1991)
descubrió un material, que llamó polaroid, que polariza la luz mediante la
absorción selectiva. Este material se fabrica en hojas delgadas de
hidrocarburos de cadena larga. Las láminas u hojas son estiradas durante su
fabricación de forma que las moléculas de la cadena larga se alinean.
Después de haber sumergido la hoja en una solución que contiene yodo, las
moléculas se vuelven buenos conductores eléctricos. Esta conducción ocurre
principalmente a lo largo de las cadenas de hidrocarburos, ya que los
electrones se pueden desplazar con facilidad a lo largo de sus cadenas. Si la
luz cuyo vector de campo eléctrico es paralelo a las cadenas incide en el
material, el campo eléctrico acelera los electrones a lo largo de las cadenas
y se absorbe energía a causa de la radiación. Debido a eso, la luz no pasa a
través del material.

72. La figura 38.26 presenta un rayo de luz no polarizada que incide
sobre una primera hoja polarizadora, conocida como
polarizador. Porque en la figura el eje de transmisión está
orientado en sentido vertical, la luz transmitida a través de esta
hoja está polarizada verticalmente.

73. La componente de Eo paralela al eje del analizador, es decir, E0 cos θ,
pasa a través de este último. En vista de que la intensidad del rayo
transmitido varía en función del cuadrado de su magnitud, se concluye
que la intensidad I del rayo (polarizado) que se transmite través del
analizador varía en función de
donde Imáx es la intensidad del rayo polarizado que incide sobre el
analizador. Esta expresión, conocida como ley de Malus, 2 es aplicable
para cualquier par de materiales polarizantes cuyos ejes de transmisión
formen entre sí un ángulo u. Esta expresión muestra que la intensidad del
rayo transmitida es máxima cuando los ejes de transmisión son paralelos.
es máxima cuando los ejes de transmisión son paralelos (θ= 0 o 180°) y es
igual a cero (absorción completa por el analizador) cuando los ejes son
perpendiculares entre sí.

74. Polarización por reflexión
Cuando un rayo de luz no polarizado se refleja
desde una superficie, la luz reflejada puede
estar totalmente polarizada, parcialmente
polarizada, o no polarizada, dependiendo del
ángulo de incidencia. Si el ángulo de
incidencia es igual a 0°, el rayo reflejado no es
un rayo polarizado. Para otros ángulos de
incidencia, la luz reflejada estará polarizada
hasta cierto grado, y para un ángulo particular
de incidencia, la luz reflejada quedará
totalmente polarizada.
Figura 38.27 La intensidad de la
luz transmitida a través de dos
materiales polarizadores
depende de la orientación
relativa de sus ejes de
transmisión. a) La luz
transmitida tiene una
intensidad máxima cuando los
ejes de transmisión están
alineados uno con otro. b) La
luz transmitida tiene menor
intensidad cuando sus ejes de
transmisión forman entre sí un
ángulo de 45°. c) La intensidad
de la luz transmitida pasa por
un mínimo cuando los ejes de
transmisión son
perpendiculares entre sí.

75. suponga que el ángulo de incidencia u1 se modifica hasta que el ángulo que se
forma entre los rayos reflejado y refractado es de 90°, como en la figura 38.28b. En
este ángulo de incidencia en particular, el rayo reflejado está totalmente polarizado
(con su vector de campo eléctrico paralelo a la superficie), y el rayo refractado
está todavía sólo parcialmente polarizado. El ángulo de incidencia en que se
presenta la polarización se conoce como ángulo de polarización up.

76. Mediante la figura 38.28b se obtiene una expresión que relacione el ángulo de
polarización con el índice de refracción de la sustancia reflejante. A partir de
esta figura observe que
θp+ 90°+θ2 = 180°
por consiguiente θ2 = 90° - θp. Con la ley de Snell para la refracción (ecuación
35.8) tiene
n se conoce como ley de Brewster, y en ocasiones también al ángulo de
polarización up se le llama ángulo de Brewster, en honor a su
descubridor, David Brewster (1781-1868). Porque para una sustancia
específica n varía en función de la longitud de onda, el ángulo de
Brewster es también una función de la longitud de onda.

77. POLARIZACIÓN POR REFRACCIÓN DOBLE
en ciertos materiales cristalinos, como por ejemplo la calcita y el cuarzo, la rapidez de
luz no es la misma en todas direcciones. En estos materiales la rapidez de la luz
depende de la dirección de propagación y del plano de polarización de la luz. Estos
materiales se caracterizan por tener dos índices de refracción, por lo que a menudo
se les llama materiales de doble refracción o birrefringentes. Cuando la luz no
polarizada entra en un material birrefringente, puede dividirse en un rayo ordinario (O)
y un rayo extraordinario (E). Estos dos rayos tienen polarizaciones mutuamente
perpendiculares y viajan con magnitudes de velocidades diferentes a través del
material. Las dos magnitudes de velocidad corresponden a dos índices de refracción,
nO para el rayo ordinario y nE para el rayo extraordinario.
si entra luz a un material birrefringente en un ángulo al eje óptico, los índices de
refracción diferentes ocasionarán que los dos rayos polarizados se dividan y viajen en
direcciones diferentes como se muestra en la figura 38.29.
Figura 38.29 La luz no polarizada que incide en un ángulo
al eje óptico en un cristal de calcita se divide en un rayo
ordinario (O) y un rayo extraordinario (E). Estos dos rayos
están polarizados en direcciones mutuamente
perpendiculares.

78. POLARIZACIÓN POR DISPERSIÓN
La dispersión de la luz en las moléculas de aire produce
luz polarizada linealmente en un plano perpendicular a
la luz incidente. Los dispersores se pueden visualizar
como pequeñas antenas que irradian
perpendicularmente a sus líneas de oscilación. Si en una
molécula las cargas están oscilando a lo largo del eje y,
no irradiarán a lo largo de este eje. De esta manera a
90º de la dirección del haz, la luz dispersada esta
polarizada linealmente. Esto origina que la luz del cielo
azul sea parcialmente polarizada por efecto de
la dispersión de Rayleigh.
Cuando mira hacia el cielo en una dirección que no
sea hacia el Sol, lo que se ve es la luz dispersa, que es
predominantemente violeta.
Figura 38.33 Dispersión de la luz solar no polarizada causada
por las moléculas de aire. La luz dispersa que se desplaza
perpendicular a la luz incidente es una luz polarizada en un
plano porque las vibraciones verticales de las cargas en las
moléculas de de aire no emiten luz en esa dirección.