1) A través de los siglos, varios filósofos griegos propusieron teorías sobre la naturaleza de la luz, incluyendo que emerge de los ojos o que es una sustancia emitida por objetos luminosos. 2) En los siglos posteriores, científicos como Newton y Huygens debatieron si la luz se comporta como una partícula o una onda. 3) En el siglo XX, la teoría cuántica explicó la naturaleza dual onda-partícula de la luz y llevó al des

2. Griegos (Siglos V-III A. C.) Pitágoras: Los rayos de luz emergen de los ojos. Demócrito: Los cuerpos luminosos emiten una sustancia “mágica”. Platón: Es una combinación de los dos casos anteriores. Aristóteles: Hay una “transferencia de movimiento” entre el objeto y el ojo. Edad Media Alkindi y Alhazen defienden la hipótesis de la emisión de la luz (Siglos IX-X D. C.) Los lentes se inventan en forma accidental (Italia, Siglo XII D. C.) Della Porta, da Vinci, Descartes, Gallileo y Kepler formulan la óptica geométrica, explican el comportamiento de las lentes y construyen instrumentos ópticos (Siglo XV D. C.) Edad Media Reciente Newton (1642-1726) y Huygens (1629-1695) pelean sobre la naturaleza y comportamiento de la luz: Teoría Corpuscular vs Teoría Ondulatoria. BREVE HISTORIA DE LA ÓPTICA INTRODUCCIÓN

3. • Siglos XVIII-XIX Fresnel y Young observan, experimentalmente, la difracción y defienden la teoría corpuscular de la luz. Maxwell formula las ecuaciones electromagnéticas y Hertz verifica el principio de emisión de las ondas electromagnéticas en 1899. • Siglos XX-XXI La Teoría Cuántica explica el comportamiento dual onda- partícula de la materia, de la luz y de la radiación en general. Se inventa la holografía en 1948. Se inventa el láser en 1956. Proliferan las aplicaciones de la Óptica en Computación, Telecomunicaciones, Ciencias Básicas, Medicina, Industria Manufacturera y el Entretenimiento. BREVE HISTORIA DE LA ÓPTICA INTRODUCCIÓN

4. COMPORTAMIENTO CORPUSCULAR DE LA LUZ (LOS FOTONES) ENERGÍA = CONSTANTE X FRECUENCIA EFECTO FOTOELÉCTRICO Albert Einstein (1879-1955)

5. COMPORTAMIENTO ONDULATORIO DE LA LUZ

7. Tipos de materiales, según su comportamiento óptico

8. ¿A qué rapidez se propaga la luz? ¿Se puede medir?

9. La rapidez de la luz: una constante fundamental de la física

10. Se consideró que tenía velocidad infinita • Para medir la velocidad de la luz necesitamos: - fuentes potentes - largas distancias - medir intervalos de tiempo pequeños • Velocidad en el vacío: 299,792,458 m/s (~ 3x108 m/s) • La velocidad es menor en otros medios • La velocidad de la luz en el vacío es una constante universal: no depende de la velocidad relativa de la fuente y el observador-

11. • Frente de ondas: Puntos del espacio alcanzados por la onda en un tiempo fijo ( se encuentran en la misma fase de vibración de la perturbación) • Rayo luminoso: marca la dirección de propagación de la onda y es perpendicular al frente de ondas.

12. Reflexión Especular Reflexión Difusa REFLEXIÓN de la LUZ Algunas cosas son visibles porque son fuentes de luz Otras, reflejan la luz Reflexión en superficies rugosas: reflexión difusa Reflexión en superficies pulidas: reflexión especular Es independiente del color (frecuencia) Cuando la radiación cruza una superficie de separación entre dos medios de diferente índice de refracción, parte de la radiación se refracta, pero otra parte vuelve por el mismo camino. Este fenómeno se denomina REFLEXION

13. Reflexión de la luz

14. Reflexión de la luz: leyes 1.El ángulo de reflexión es igual al de incidencia 2. El rayo reflejado, la normal y el incidente están en el mismo plano

15. La disminución de la velocidad respecto al vacío depende de las propiedades ópticas de los dos medios caracterizados por su índice de refracción: n n > 1: n=1 para el vacío, n=1.33 agua, n=2.42 diamante, n=1.5-1.9 vídrio ……. El índice de refracción define la velocidad de la luz en el medio v i = c/n i INDICE DE REFRACCIÓN Para medir el frenado se utiliza el índice de refracción del medio, n i , que es una medida de la cuantía de la interacción de polarización momentánea con la radiación.

16. Sustancia índice de refracción n Aire 1.003 Agua 1.33 Alcohol 1.36 Vidrio 1.5 Diamante 2.42

17. velocidad de la luz en el medio: v = c/n Diamantes

18. Como consecuencia de la distinta velocidad de la radiación en dos medios. Se observa un brusco cambio de la dirección del haz de radiación al pasar de un medio a otro con distinto índice de refracción.(Refracción de la Luz) Refracciòn de la Luz La frecuencia es la misma en los dos medios. La velocidad cambia al pasar de un medio a otro La longitud de onda también cambia Existe una relación entre el ángulo de incidencia y el ángulo de refracción

19. Leyes de la refracción: Ecuación de Snell Si la luz viaja del material 1 con índice de refracción n 1 al material 2 con índice de refracción n 2 , las siguientes leyes determinan la dirección del rayo refractado. * El rayo incidente, la normal al punto de incidencia y el rayo refractado están en el mismo plano. * Si n varía de un medio a otro, hay cambio en la velocidad y, como consecuencia, habrá un cambio en la dirección del haz. Cuanto más se frene el haz, n mayor, menor será el ángulo de refracción. n 1 n 2

20. LEY DE LA REFRACCIÓN n es el índice de refracción del medio: n=c/v LEY DE SNELL

22. Reflexión interna total En la superficie de contacto de dos materiales aparecen la reflexión y la refracción Bajo ciertas condiciones no hay refracción ¡La reflexión es total! Sucede cuando la luz pasa a un medio con un índice de refracción menor y el ángulo de incidencia es mayor que un cierto ángulo crítico Reflexión interna total n 1 n 2

23. a b c d e f 4% 6% 25% 38% 100% 100% Өi = Өc Өr = Өc Өi > Өc Өr = Өc refracción

24. Refracción Atmosférica - La atmósfera está hecha con capas de diferente densidad y temperatura. Las distintas capas tienen diferente índice de refracción la luz solar se refracta : - distorsión de la forma de la Luna o el Sol en el horizonte - Posición aparente de las estrellas diferente de la real - Si la luz va de capas de índice de refracción mayor a índice de refracción menor reflexión total: espejismos

25. Reflexión total: Espejismos En un día muy caluroso, la capa de aire cerca del suelo está más caliente y es menos densa que el resto. La velocidad de la luz será mayor en la capa menos densa y las partes del frente de ondas cercanas al suelo se mueven más rápidamente originándose un frente de ondas no esférico que causa la curvatura del haz de luz. Como resultado el observador ve la imagen del árbol y piensa que la luz se ha reflejado en el suelo Cuando el índice de refracción de un medio cambia gradualmente, la refracción es continua, de forma que la luz se va curvando gradualmente.

26. Refracción en la atmósfera

27. Formación de imágenes (2)

28. REFLEXIÓN TOTAL: Fibras ópticas Una aplicación de la reflexión interna total es la transmisión del haz de luz a lo largo de una fibra transparente, delgada y larga Los índices de refracción del núcleo n 1 y la capa externa, n 2 , son diferentes. La propagación de luz a través de la fibra tiene lugar mediante el fenómeno de reflexión interna total de la luz en el interior del cilindro debido a que n 2 <n 1 . La Reflexión interna Total la luz pasa de un material mas denso a otro menos denso. El ángulo incidente es mayor que el ángulo crítico n 2 n 1 n 2 < n 1