Análisis del fenómeno óptico

1. ESPE-Latacunga
NOMBRE DEL DOCENTE: ING. PROAÑO MOLINA DIEGO MSC.
NOMBRE DEL ALUMNO: RONALD MEDRANDA
FÍSICA II
UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS
IMÁGENES FORMADAS POR REFRACCIÓN

2. • Originalmente se describió a la luz como partículas que eran
emitidas por los objetos, o emanadas por nuestros ojos.
• Durante el siglo 19, a partir de los trabajos de Maxwell y Hertz
en electromagnetismo, se propuso y adoptó el modelo de onda
de luz. Se propuso que ésta es una onda electromagnética. Esta
teoría también explicaba ciertos fenómenos, pero no todos.
• Finalmente se descubrió que la luz posee una naturaleza dual: en
ciertas situaciones se comporta como onda, en otras como
partícula (fotones).

3. • La luz en el vacío viaja a una velocidad constante de c = 3.00 x108 m/s (máxima
velocidad posible).
• Pero en general, la velocidad de la luz dentro de un material es menor a su valor
en el vacío.
• Se define el índice de refracción de un medio como:
𝑛 =
𝑐
𝑣
𝑛 𝑣𝑎𝑐í𝑜 = 1; 𝑛 > 1
Depende de la longitud de onda de la luz (distancia entre dos picos de la onda)
Para describir eventos que ocurren a velocidades cercanas a la de la luz se debe emplear la teoría de la relatividad.

4. ÓPTICA GEOMÉTRICA
Estudia la
propagación de
la luz basada en
la trayectoria de
rayos luminosos

5. Leyes de la óptica geométrica
La Luz se propaga en línea recta
Ley de Reflexión
Los rayos de un haz luminoso son
independientes entre sí
Ley de Refracción
Se produce cuando un rayo incide
contra una superficie, cambia de
dirección y sigue propagándose en el
mismo medio.
Desviación que experimenta la
dirección de propagación de la luz
cuando pasa de un medio a otro.
En general, para cuerpos transparentes y traslúcidos, los fenómenos de Reflexión y Refracción suelen producirse de forma
simultánea en mayor o menor grado

6. Reflexión
La Reflexión se produce cuando un rayo incide contra una superficie, cambia
de dirección y sigue propagándose en el mismo medio.
• El haz incidente, la normal a la superficie en
el punto de incidencia y el haz reflejado están
todos en el mismo plano, llamado “Plano de
Incidencia”
• El ángulo de incidencia y el ángulo del rayo
reflejado son iguales.
𝜃1 = 𝜃 𝑅

7. Refracción
Cuando un rayo de luz pasa de un medio a otro, este cambia su dirección de
propagación.
• Si el índice de refracción del segundo medio
es menor al del primero, el rayo refractado se
aleja de la normal (y viceversa).
• El rayo incidente, el refractado y la normal
están en el mismo plano.

8. LEY DE SNELL
𝑛1 sin 𝜃1 = 𝑛2 sin 𝜃2
El ángulo de refracción depende del ángulo de incidencia y del índice de refracción (propiedad de los medios)

9. Formación de imágenes
por refracción
• Suponiendo la aproximación parcial: se consideran únicamente aquellos rayos que poseen un
ángulo pequeño con el eje: entonces sin 𝜃 ~ θ y la ley de Snell se expresa como: 𝑛1 𝜃1 =
𝑛2 𝜃2
• Se puede calcular sabiendo los índices de refracción, el radio de curvatura de la
superficie y la distancia del objeto.
𝜃1 = 𝛼 + 𝛽, 𝜃2 = 𝛽 − 𝛾
SUPERFICIES CURVAS
Entonces:
𝑛1(1 +
𝛼
𝛽
) = 𝑛2(1 +
𝛾
𝛽
)
Además:
𝛼
𝛽
~
𝑅
𝑝
y
𝛾
𝛽
~
𝑅
𝑞
𝑛1
𝑝
+
𝑛2
𝑞
=
𝑛2 − 𝑛1
𝑅

10. • Si una superficie refractora es plana, en tal caso R es infinito
SUPERFICIES PLANAS
Formación de imágenes
por refracción
𝑛1
𝑝
= −
𝑛2
𝑞
𝑞 = −
𝑛2
𝑛1
𝑃

11. Reactivo 1

12. Reactivo 1

13. Reactivo 1

14. Reactivo 2

15. Reactivo 2

16. Reactivo 2

17. Ejercicios
Un conjunto de monedas está incrustado en un pisapapeles esférico de plástico que tiene un radio de 3.0
cm. El índice de refracción del plástico es n1= 1,50. Una moneda está colocada a 2.0 cm del borde de la
esfera. Encuentre la posición de la imagen de la moneda.

18. Aplicación a la carrera
Para el estudio de la óptica geométrica se han utilizado varias sustancias orgánicas e
inorgánicos , como partida para la determinación de los índices de refracción de las mismas,
así determinan las propiedades químicas como por ejemplo:
• Multicapas de óxidos con alto índice de refracción (TiO2, ZrO2, HfO2, ThO2) y bajo índice de
refracción (SiO2) para recubrimientos antirreflectantes.
• Películas finas de molibdeno (Mo) para la reflexión de los rayos infrarrojos.
• Nitruros de Ti, Zr, Hf para selectividad óptica.
• SiO para filtros.

19. • John W. Jewett and Raymond A. Serway. Physics for scientists and
engineers with modern physics. Cengage Learning EMEA, 2008.
• Eugene Hecht. Optics, 4th Edition, Adelphi University, 2002,Pearson.
• Francis W. Sears. Fundamentos de Física III: óptica. Aguilar, Madrid, 1963.
• Salvador Gil y Esteban Rodriguez, "Física re-creativa" (Buenos Aires:
Prentice Hall, 2001).
Bibliografía