La luz puede entenderse como una dualidad onda-partícula. Históricamente se propusieron las teorías corpuscular y ondulatoria, pero la mecánica cuántica concilia ambas al confirmar la dualidad onda-partícula. Los fenómenos de reflexión, refracción, difracción y otros se explican mediante las propiedades ondulatorias y corpusculares de la luz.

2. SUBTEMA: Naturaleza de la luz
la luz es el agente físico que hace visible los objetos.
Actualmente, la naturaleza de la luz se define como una
dualidad onda-partícula

3. Euclides fue el padre del descubrimiento de
las leyes de la reflexión de la luz (300 años
a.C.).
mediados del siglo XVII cuando aparecen casi simultáneamente dos
teorías, propuestas por Isaac Newton y por su compatriota
 contemporáneo Christian Huygens, quienes desarrollaron la óptica
y las teorías acerca de la naturaleza de la luz.

4. Teoría corpuscular
Esta teoría se debe a Newton (1642-1726). La luz
está compuesta por diminutas partículas
materiales emitidas a gran velocidad en línea recta
por cuerpos luminosos. La dirección de
propagación de estas partículas recibe el nombre
de rayo luminoso.
Reflexión. se sabe que la luz al chocar contra un
espejos se refleja. Newton explicaba este fenómeno
diciendo que las partículas luminosas son
perfectamente elásticas y por tanto la reflexión
cumple las leyes del choque elástico.
Propagación
rectilínea. La luz se
propaga en línea
recta porque los
corpúsculos que la
forman se mueven
a gran velocidad.
Refracción. El hechos de que la luz cambie la velocidad en medios de
distinta densidad, cambiando la dirección de propagación, tiene
difícil explicación con la teoría corpuscular.

5. Teoría Ondulatoria
Propuesta por Christian Huygens en el año 1678.
Describió que la luz presenta un movimiento
ondulatorio
La energía luminosa no está concentrada en cada partícula, como en la
teoría corpuscular sino que está repartida por todo el frente de onda. El
frente de onda es perpendicular a las direcciones de propagación. La
teoría ondulatoria explica perfectamente los fenómenos luminosos
mediante una construcción geométrica

6. la velocidad de la luz en el agua era menor que la velocidad de la
luz en el aire contrariamente a las hipótesis de la teoría corpuscular
de Newton.
Maxwell supuso que la luz representaba una pequeña porción del
espectro de ondas electromagnéticas. Hertz confirmó
experimentalmente la existencia de estas ondas.

7. el efecto fotoeléctrico y los espectros atómicos puso de manifiesto la
impotencia de la teoría ondulatoria para explicarlos.
.
En 1905, basándose en la teoría cuántica de Planck, Einstein
explicó el efecto fotoeléctrico por medio de corpúsculos de luz que
él llamó fotones
Bohr en 1912 explicó el espectro de emisión del átomo de hidrógeno,
utilizando los fotones, y Compton en 1922 el efecto que lleva su nombre
apoyándose en la teoría corpuscular de la luz

8. Subtema: Ley de Stephan beltzaman
establece que toda materia que no se
encuentra a una temperatura infinita emite
dos radiaciones térmicas.
Estas radiaciones se originan a partir de la energía térmica de la materia
limitada por la superficie más baja por la que fluyen, la velocidad a la que
libera energía por unidad de área (W/m2) se denomina la potencia
emisiva superficial E. Hay un límite superior para la potencia emisiva, que
es establecida por esta ley:

9. Donde Te es la temperatura efectiva o sea la
temperatura absoluta de la superficie y
sigma es la constante de Stefan Beltzaman

10. Subtema: Radiación Ultravioleta y el espectro
electromagnético
Desarrollada por el físico inglés James Clerk Maxwell en 1865, quien
postuló que cada cambio del campo eléctrico engendra en su
proximidad un campo magnético y viceversa
las ondas electromagnéticas se transmiten con la misma velocidad que la luz y
concluye que la luz consiste en una perturbación electromagnética. Ondas
eléctricas y ondas luminosas son fenómenos idénticos

11. En 1888 Hertz logró producir ondas eléctricas y demostró que estas ondas poseen
todas las características de la luz visible, pero las longitudes de sus ondas son
mayores. Las investigaciones de Maxwell y Hertz demostraron que todas las
radiaciones son de la misma naturaleza física, diferenciándose solamente en su
longitud de onda
La escala comienza con las largas
ondas hertzianas y, pasando por la luz
visible, se llega a la de los rayos
ultravioletas, los rayos X, los radiactivos,
y los rayos cósmicos (34)
Einstein, en el año 1905, explicó el efecto fotoeléctrico y lo hizo
postulando la existencia de cuantos de luz con propiedades de
partículas (33). El fotón (término acuñado más tarde) fue llamado
originalmente cuanto de luz

12. El nombre fotón proviene de la palabra griega que significa luz y fue empleado en 1926
por el físico Gilbert N. Lewis, quien publicó una teoría que nunca fue aceptada, pero de
ella, el nombre fotón fue conservado por los científicos.
El término cuanto o quantum se refiere a la
cantidad más pequeña de algo que es
posible tener.
la radiación desde un cuerpo incandescente y explicó que los átomos que
componen dicho cuerpo, cuando liberaban energía en forma de radiación, no lo
hacían en forma continua, sino en pequeños bloques a los que él denominó
cuantos de energía

13. La luz de acuerdo al enfoque actual, más que una onda, es
considerada de manera más exacta una oscilación electromagnética
que se propaga en el vacío o en un medio transparente y que es
capaz de ser percibida por nuestro sentido de la vista
Se considera como una forma de energía que viaja a una alta velocidad,
alrededor de 300.000 km/s

14. La luz es una forma de energía electromagnética.
• La energía luminosa se transmite a través de partículas: Los
“fotones”.
• La energía luminosa se transmite a través de ondas.
• La mecánica cuántica concilia los dos puntos de vista a través de
la confirmación de la “dualidad partícula-onda”.
Las longitudes de onda del espectro electromagnético visible,
expresadas en nanómetros.

15. Subtema: Teoría de Los rayos
la teoría de precipitación describe las partículas de hielo que se forman,
estallan y se rompen. Las partículas más pequeñas pierden electrones y
pasan a tener carga positiva; las partículas más grandes pasan a tener
carga negativa. Las corrientes ascendentes (corrientes de viento hacia
arriba) y la gravedad separan las partículas, lo que causa que los trozos más
pequeños con carga positiva se eleven y que los trozos con carga negativa
caigan. La separación crea un campo eléctrico que es inestable.

16. Otra teoría de partículas gira en torno a las lluvias y al granizo medio derretido. El
granizo más pesado puede romper la resistencia del aire más fácilmente y por eso
cae más rápido que la lluvia. El contacto entre los dos tipos de materia (líquida y
sólida), que caen a velocidades diferentes, da como resultado la separación de las
cargas.
Una teoría de convección se concentra en los millones de gotas de lluvia que se
evaporan y se convierten en gas. El gas se eleva, se enfría y se condensa nuevamente
en forma de líquido. Según esta teoría, el hielo que cae le quita los electrones al gas
mientras se eleva y se condensa, y el gas pasa a tener carga positiva. A su vez, el hielo
que cae tiene carga negativa.

17. en una tormenta eléctrica se forma un campo eléctrico en las nubes y
entre las nubes y la tierra.
La parte superior de las nubes pasa a tener carga positiva y la inferior pasa a
tener carga negativa. En un día sin tormentas, la tierra está generalmente
cargada negativamente pero las nubes de tormentas que pasan arrancan esos
electrones y crean una carga positiva en la tierra.
Las áreas con cargas opuestas tienen enormes posibilidades de ser atraídas
entre sí; en otras palabras, un voltaje extremadamente alto. Cuanto más
alejadas están, mayor es el voltaje. La atracción, cuando se da, genera rayos
en tan sólo un cincuentavo de segundo.

18. Subtema: ley de snell
La refracción es el cambio de dirección que
experimenta una onda al pasar de un medio
material a otro. Sólo se produce si la onda incide
oblicuamente sobre la superficie de separación de
los dos medios y si estos tienen índices de
refracción distintos. La refracción se origina en el
cambio de velocidad de propagación de la onda,
cuando pasa de un medio a otro.

19. •En el triángulo rectángulo OPP’ tenemos que
v1·t=|OP’|·senθ1
•En el triángulo rectángulo OO’P’ tenemos que
v2·t=|OP’|·senθ2
La relación entre los ángulos θ1 y θ2 es

20. El ángulo límite es aquél ángulo incidente para el cual el rayo refractado emerge
tangente a la superficie de separación entre los dos medios.
Si el ángulo de incidencia es mayor que el ángulo límite, el seno del ángulo de
refracción resulta mayor que la unidad. Esto indica, que las ondas que inciden
con un ángulo mayor que el límite no pasan al segundo medio, sino que son
reflejados totalmente en la superficie de separación.

21. Subtema: Refracción
fenómeno que se produce cuando un rayo de luz sufre un quebrantamiento o
desvío, cambiando su dirección, al atravesar en forma oblicua dos medios
distintos, de diferente densidad, y transparentes.

22. La refracción de ondas ocurre pues al cambiar de medio, también varían la
dirección al llegar a una interface, y seguir en el otro medio, pero con
distinta velocidad
Las leyes de la refracción son: Primera: el rayo incidente (aquel que atraviesa de
un medio a otro) la normal y el rayo refractado (rayo de luz desviado al ingresar en
el nuevo medio), se hallan en el mismo plano. Segunda: La razón constante entre
el seno del ángulo de incidencia y el de refracción es idéntica a la de las
velocidades de propagación de la onda en los dos medios tomados

23. segundo medio con respecto al primero, y nos muestra cuánto fue el cambio
direccional sufrido. El índice de refracción del aire se lo considera que es 1, pues
en ese medio, la velocidad de la luz es casi la del vacío.
Al ingresar el rayo incidente
en el nuevo medio, forma
con la perpendicular a éste
un ángulo denominado
ángulo de incidencia, y el
ángulo que forma el rayo
incidente con el refractado,
cuando se desvía, es el
ángulo de refracción.

24. Cuando la luz del Sol entra en la atmósfera, choca con las moléculas de
los gases que la componen y con las partículas en suspensión, sufriendo
desviaciones. Por la tarde, debido a la posición del Sol, ocurren mayores
desviaciones ya que el pedazo de atmósfera que tiene que atravesar es
más extenso, y el único color que llega a nuestros ojos es el rojo.

25. Subtema: Reflexión
Es el cambio de dirección que experimenta un rayo luminoso al
chocar con la superficie de un objeto.

26. el fenómeno más evidente de la reflexión en el que se refleja la mayor parte
del rayo incidente sucede cuando la superficie es plana y pulimentada
(espejo).
ÁNGULO DE INCIDENCIA y ÁNGULO DE
REFLEXIÓN
Se llama ángulo de incidencia -i- el formado
por el rayo incidente y la normal.

27. La normal es una recta imaginaria perpendicular a la superficie de
separación de los dos medios en el punto de contacto del rayo.
El ángulo de reflexión -r- es el
formado por el rayo reflejado
y la normal.
El rayo marcha perpendicular al frente de las ondas

28. Cuando un rayo incide sobre una superficie
plana, pulida y lisa y rebota hacia el mismo
medio decimos que se refleja y cumple las
llamadas "leyes de la reflexión" :
1.- El rayo incidente forma con la normal un
ángulo de incidencia que es igual al ángulo
que forma el rayo reflejado con la normal,
que se llama ángulo reflejado.
2.- El rayo incidente, el rayo reflejado y la
normal están en un mismo plano.
El rayo incidente define con la normal en el punto de contacto, un plano. El
rayo reflejado estará en ese plano y no se irá ni hacia delante ni hacia atrás.
Imagina que el plano amarillo de la figura contiene a la normal y al rayo
incidente: el rayo reflejado también estará en él.

29. Subtema: Transmisión
La transmisión de la luz a través de un medio transparente se puede
considerar una doble refracción.
Si después de este proceso el rayo de luz no es desviado de su trayectoria se dice
que la transmisión es regular. Si se difunde en todas direcciones, como en los
vidrios traslucidos, tenemos el caso de la transmisión difusa. Y si predomina una
dirección privilegiada tenemos la transmisión mixta, como ocurre en los vidrios
orgánicos o en los cristales de superficie labrada.

31. Subtema: difracción
ocurre cuando las ondas pasan a través de pequeñas aberturas, alrededor de
obstáculos o por bordes afilados. Cuando un objeto opaco se encuentra entre la
fuente puntual de luz y una pantalla como se muestra en la imagen superior, la
frontera entre las regiones sombreadas e iluminada sobre la pantalla no está
definida

32. Una inspección cuidadosa de la frotera muestra que una
pequeña cantidad de luz se desvía hacia la región sombreada.
La región fuera de la sombra
contiene bandas alteradas
brillantes y oscuras, donde la
intensidad de la primera banda es
más brillante que la región de
iluminación uniforme.

33. rendijas se comportan como fuentes
puntuales de luz. Pero en esta sección
abandonaremos esta suposición y
determinaremos cómo el ancho finito de
las rendijas es la base para comprender la
difracción de Fraunhofer
Todas las ondas que se originan desde la
rendija están en fase.
las ondas 1 y 3, que se originan de un
segmentojusto arriba de la parte inferior y
justo arriba de la parte superior del centro
de la rendija, respectivamente.

34. Las ondas1 viaja más lejos que la onda 3 en una cantidad igual
a la diferencia de camino óptico (a/2 senθ) , donde a es el
ancho de la rendija. De manera similar ocurre para las ondas 2
y 4
Si esta diferencia de camino es igual a la mitad de la longitud de onda, las
ondas se cancelan entre sí y se produce interferencia destructiva. En
definitiva las ondas provenientes de la mitad superior de la rendija
interfieren destructivamente con ondas provenientes de la mitad inferior de
la rendija cuando

35. DIFRACCIÓN DE FRESNEL
La Difracción de Fresnel o también difracción del campo cercano es
un patrón de difracción de una onda electromagnética obtenida
muy cerca del objeto causante de la difracción (a menudo una
fuente o apertura).

36. Subtema: Dioptrio esférico
Se denomina dioptrio al sistema óptico formado por una sola superficie que
separa dos medios isótropos y homogéneos con distinto índice de refracción.
Puede ser plano o esférico según esta superficie sea plana o en forma
esférica.

37. los sistemas ópticos que lo constituyen son esféricos, por ello resulta de
especial interés el estudio del denominado dioptrio esférico que, según
la definición dada anteriormente no es sino una superficie esférica que
separa dos medios de distinto índice de refracción n1 y n2
los sistemas ópticos que lo constituyen son esféricos, por ello resulta de especial
interés el estudio del denominado dioptrio esférico que, según la definición dada
anteriormente no es sino una superficie esférica que separa dos medios de
distinto índice de refracción n1 y n2

38. un dioptrio esférico de radio R, en el que C es el centro de curvatura, junto con
la construcción correspondiente a un rayo luminoso que parte de un punto A
situado en el eje óptico del sistema a una distancia s del vértice del dioptrio
indicado como O:
Como verás, este rayo incide en el dioptrio en el punto I, a una altura h del
eje óptico.

39. zona paraxial, que es aquella en la que los rayos forman un ángulo con el eje
óptico () menor de 10º, de forma que los valores del seno y la tangente coincidan
con el valor del ángulo (), es posible calcular la ecuación que rige el
comportamiento de los rayos luminosos al atravesar un dioptrio esférico:
Aplicando la Ley de Snell :

40. Subtema; Lentes Delgadas
Una lente es un sistema óptico centrado formado por dos dioptrios de los
cuales uno, por lo menos, acostumbra a ser esférico, y dos medios externos
que limitan la lente y tienen el mismo índice de refracción.

41. Hay dos tipos de lentes: convergentes y divergentes.
En la lentes convergentes el foco
imagen está a la derecha de la
lente, f´ > 0.
En la lentes divergentes el foco
imagen está a la izquierda de la lente,
f´ < 0.
Las lentes convergentes son más gruesas por el centro que por los
extremos, mientras que las divergentes son más gruesas por los
extremos que por el centro.

42. Tanto en la lentes convergentes como en las divergentes hay dos
posibilidades para situar el espejo: más lejos de la lente que el foco
objeto (imágenes reales) o entre ambos (imágenes virtuales).
Lentes divergentes
Hay dos posibilidades para situar el espejo: más lejos de la lente que
el foco objeto o entre ambos. En ambos casos las imágenes que se
forman son virtuales.

43. Según el valor de los radios de las caras pueden ser: biconvexas
(1), plano convexas (2) y menisco convergente (3).
Son más delgadas en la parte central
que en los extremos. Se representan
esquemáticamente por una línea recta
acabada en dos puntas de flecha
invertidas.

44. Una lente está compuesta por dos superficies esféricas, cada una con su
centro de curvatura. La línea que une los centros de curvatura se llama eje
principal.
El centro geométrico de la lente es
el Centro óptico, O.
Centro de curvatura, C y C', son los
centros de las superficies que
forman sus caras.
Todas las rectas que pasan por
el Centro óptico son ejes
secundarios.

45. Subtema: el Ojo humano y la visión

46. Esclera: es la estructura que recubre el ojo por su parte más externa, desde el
nervio óptico hasta la córnea. Es de color blanco y se encuentra recubierta por un
epitelio que recibe el nombre de conjuntiva, cuya inflamación por diversas causas
da lugar a las conocidas conjuntivitis.
Córnea: es una de las dos lentes que posee el ojo. Es completamente transparente
y se encuentra localizada en la parte más anterior del globo ocular, por delante de
la pupila. Anatómicamente es continuación de la esclera.
Cristalino: es la otra lente del ojo, que permite terminar de enfocar el rayo de luz en
la mácula de la retina (zona de máxima visión).

47. Úvea: se encuentra localizada inmediatamente por debajo de la
esclera, recubriendo todo el globo ocular (excepto la cámara anterior)
iris. El iris es la parte de color que identificamos en el ojo a
simple vista y que nos permite diferenciar entre ojos marrones,
verdes o azules. Además, delimita la pupila y tiene capacidad
de contracción gracias a los músculos esfínter de la pupila y
dilatador del iris.
Retina: se encuentra en la parte interna del polo posterior del ojo y contiene
las células sensitivas capaces de captar las imágenes y convertirlas en
impulsos nerviosos que serán los que nuestro cerebro interprete.
Nervio óptico: inicia su recorrido en la papila y abandona el globo ocular por el
polo posterior para dirigirse al interior del cráneo a través de la hendidura
oftálmica de la órbita.

48. La vía óptica es el nombre que reciben el conjunto de conexiones neuronales desde
los conos y bastones hasta los lóbulos occipitales del cerebro, donde se encuentran
las áreas responsables de la visión.
Los rayos de luz penetran en el ojo a través de la córnea, con un primer
efecto refractivo de 42 D.
A continuación, pasan a través de la pupila y vuelven a modificar su
refracción en el cristalino (unas 20 D).

49. A través del humor vítreo llegan a la retina, donde se concentran
mayoritariamente en la mácula y en la fóvea (punto de máxima visión).
Los conos y bastones allí localizados transforman la información luminosa
en impulsos eléctricos, que viajan a través de fibras nerviosas formando el
nervio óptico.
El nervio óptico sale del ojo y penetra en el cráneo, donde se dirige hacia el
quiasma óptico, situado en la base del encéfalo y que es el punto de
encuentro de los dos nervios ópticos. En el quiasma, algunas fibras
nerviosas pasan al lado opuesto para continuar su viaje por las cintillas
ópticas.
Durante el recorrido, se produce un primer procesamiento de la información
a modo de “filtro” en el núcleo geniculado lateral, desde donde parten las
radiaciones ópticas (fibras nerviosas) hasta los lóbulos occipitales (corteza
calcarina).

50. Es en este punto donde nuestro cerebro es capaz de interpretar las
señales eléctricas y proporcionarnos información del entorno en forma de
imágenes.

51. Subtema: el ojo emétrope
Cuando un ojo en su estado de reposo, ve enfocados los objetos
situados en el infinito se le denomina ojo emétrope. Esto significa que
el ojo emétrope forma la imagen del plano del infinito sobre la retina.
En términos de Óptica Geométrica, diremos que un ojo es emétrope
cuando el plano conjugado de la retina está en el infinito.

52. Cuando el plano conjugado de la retina no está en el infinito se dice
que el ojo es amétrope. En términos clínicos diríamos que un ojo
emétrope no necesita lentes correctoras (antes de los 45 años) y un
ojo amétrope sí.

53. para cualquier ojo sea o no emétrope, se define el punto remoto, R, como el
punto del eje que forma su imagen sobre la retina. En adelante llamaremos
R' a ese punto de la retina conjugado del punto remoto R
La ecuación de Gauss en el ojo emétrope
La Óptica Geométrica nos enseña que a cada plano objeto le
corresponde un único plano imagen (y viceversa) a través de un sistema
óptico

54. en la retina sólo pueden estar enfocados los objetos situados a una
determinada distancia. Por esa razón el ojo emétrope en reposo sólo
puede enfocar a infinito
X' = X+P' y siendo los valores de X' y P'
constantes para un determinado ojo, resulta
que X ha de ser también un valor constante.

55. Subtemas: ametropías
Los defectos de refracción o ametropías son todas aquellas situaciones
en las que, por mal funcionamiento óptico, el ojo no es capaz de
proporcionar una buena imagen. Existen muchas otras circunstancias
en las que la imagen a nivel de la retina es defectuosa, pero que no
dependen directamente de un mal funcionamiento óptico.

56. Miopía: Es la ametropía más común porque se presenta con
mucha más frecuencia que las demás. El globo ocular es
demasiado largo, lo que ocasiona que los rayos de luz se enfoquen
en un punto situado delante de la retina en lugar de hacerlo en la
misma retina.

57. Hipermetropía: Es exactamente lo contrario a la miopía. El globo
ocular es demasiado corto y los rayos de luz se enfocan en un punto
detrás de la retina en lugar de hacerlo en la retina.
Astigmatismo: El astigmatismo es causado por una curvatura irregular de la
córnea. Lo que provoca una visión con una ligera deformación de las imágenes
y una menor claridad de los contornos de las cosas

58. Presbicia: La presbicia suele ser conocida como vista cansada o envejecimiento
del ojo. Es una condición muy común de la visión que ocurre de manera natural a
medida que se envejece

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