Este documento presenta los conceptos clave de la óptica física, incluyendo la teoría ondulatoria de la luz, la interferencia, la difracción y la polarización. Explica experimentos clave como los de Huygens, Young y Newton y cómo estos fenómenos ópticos pueden ser explicados por la naturaleza ondulatoria de la luz. También cubre el uso de estos principios en instrumentos ópticos.

1. Física III
6to cuatrimestre (2do Parcial)
Bloque III.- Teoría ondulatoria de la luz

2. Secuencia Didáctica 1.- Teoría ondulatoria
Secuencia Didáctica 2.- Interferencia, difracción y
polarización.
Secuencia Didactica 3.- Equipos ópticos.

3. Investigación :
1.- Experimento de Huygens.
2.-Experimento de Thomas Young.
3.-Experimento anillos de Newton.
4.-Aplicación en instrumentos de medición.

4. Óptica física
La óptica física estudia los fenómenos ópticos con base en la teoría del carácter
ondulatorio de la luz.
En virtud de la naturaleza dual de la luz, que en ocasiones manifiesta un
comportamiento de particula y en otras de onda, como los fenómenos de
interferencia, difracción y polarización de la luz, que no pueden ser explicados
mediante la teoría corpuscular, es necesario analizarlos con mayor detalle es esta
sección.
Como ya señalamos, fue Huygens el primero en proponer: la luz es un fenómeno
ondulatorio y su propagación es de la misma naturaleza que el de un frente de onda,
por tanto, cada uno de sus puntos debe considerarse como una fuente puntual de
ondas.

5. INTERFERENCIAS
Tienen lugar cuando se encuentran dos ondas luminosas idénticas en fase, cuando los picos de las ondas coinciden, o en
posición; el pico de una onda coincide con el valle de la otra.
El principio de superposición de ondas nos permite explicar el fenómeno de la interferencia. Si juntamos en el mismo
lugar dos ondas con la misma longitud de onda y amplitud, si están en fase (las crestas de las ondas coinciden) formarán
una interferencia constructiva y la intensidad de la onda resultante será máxima e igual a dos veces la amplitud de las
ondas que la conforman.

6. Si las ondas están desfasadas, habrá un punto donde el desfase sea máximo (la cresta de la onda
coincida exactamente con un valle) formándose una interferencia destructiva, anulándose la onda.
El experimento de Young, con sus rendijas, nos permite obtener dos focos de luz de la misma
longitud de onda y amplitud, creando un patrón de interferencias sobre una pantalla.

7. Las ondas cambian su dirección de propagación al cruzar por un orificio estrecho o al
pasar por una abertura estrecha. Según el principio de Fresnel y Huygens, cada punto
de un frente de ondas es un emisor de un nuevo frente de ondas que se propagan en
todas las direcciones.
La suma de todos los nuevos frentes de ondas hace que la perturbación se siga
propagando en la dirección original. Sin embargo, si por medio de una rendija o de un
obstáculo puntiagudo, se separa uno o unos pocos de los nuevos emisores de ondas,
predominará la nueva dirección de propagación frente a la original.

8. DIFRACCIÓN
La difracción sucede cuando las ondas de la luz se difunden alrededor de un objeto. La
luz blanca que emana de un pequeño orificio o rendija estrecha, practicado en un
objeto y se recoge el haz de luz sobre una pantalla puede mostrar bordes coloreados
por este fenómeno.
Gracias a los experimentos de los físicos, Thomas Young y Auguste Fresnel lograron
explicar los fenómenos de interferencia y difracción de la luz. Consiguieron hacer
comprender la naturaleza ondulatoria de la luz, lo que revolucionó la investigación
científica de los siglos XVIII y XIX.

9. Observaron que cuando la luz pasa a través de una abertura (rendija u orificio) u
obstáculo de tamaño comparable a las dimensiones de la longitud de onda, los haces
de luz no sólo se ensanchan más allá de la sombra geométrica del obstáculo; también
surge una serie de bandas claras y oscuras alternadas en torno a ella; este fenómeno
es característico de las ondas y recibe el nombre de difracción.

10. POLARIZACIÓN
Las ondas electromagnéticas de la luz vibran en muchas direcciones. Normalmente,
todas las ondas alcanzan el ojo. Un filtro polarizador colocado en una lente hace que
las ondas vibren solo en una dirección a través de la lente para llegar al ojo; cualquier
otro tipo de ondas luminosas es absorbida por el filtro.
La luz que vemos no es polarizada, debido a que los fotones se emiten de forma
aleatoria; sin embargo, la luz polarizada está formada por fotones individuales cuyos
vectores de campo eléctrico están todos alineados en la misma dirección. La luz láser,
si es polarizada, porque sus fotones se emiten coherentemente.

11. Cuando la luz atraviesa un filtro polarizador, el campo eléctrico interactúa más
intensamente con las moléculas orientadas en una determinada dirección. Esto hace
que el haz incidente se divida en dos haces con vectores eléctricos perpendiculares
entre sí. Un filtro horizontal absorbe los fotones con vector eléctrico vertical; un
segundo filtro girado a 90° respecto al primero, absorbe el resto de los fotones; si el
ángulo es diferente sólo se absorbe una parte de la luz.

12. Si la luz incidente no es polarizada, el polarizante absorbe aproximadamente la mitad
de la luz; los reflejos de grandes superficies planas, como un lago, carretera mojada o
vidrios de escaparates, están compuestos por luz parcialmente polarizada, y un filtro
polarizador con la orientación adecuada puede absorber más de la mitad de los
reflejos.
En la imagen izquierda el filtro hace que las ondas de la luz se desplacen en una
dirección única. En la derecha el filtro bloquea el paso de estas ondas.

13. Bibliografía
•Apuntes de Física IPN – Prof. Eduardo Alfaro Miranda
•Física Conceptual – Paul G. Hewitt