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- 1. Óptica Mtra. Ma. LuisaOrtega C. Bloque VI
- 2. Definición • La Ópticaes la rama de la Física que estudia el comportamiento de la radiación electromagnética, sus características y sus manifestaciones. Abarca el estudio de la reflexión, la refracción, las interferencias, la difracción, la formación de imágenes y la interacción de la radiación con la materia.
- 3. Es, también, unade las ramas más antiguas: los fenómenos de reflexión y refracción se conocen desde la antigüedad, y genios como Newton dedicaron grandes esfuerzos a su estudio. La historia de la óptica cambió radicalmente con Maxwell, que relacionó la luz con las ondas electromagnéticas, dando lugar a la óptica física.
- 4. La óptica esuna rama de la física que estudia la luz visible: sus propiedades y su comportamiento.
- 6. ¿Qué es laluz? https://www.youtube.com/watch?v=O1yu-ScC95M&t=7s
- 7. Un poco dehistoria… https://www.youtube.com/watch?v=rgh6azo9KeI
- 8. La luz através de la historia… Demócrito: Partículas vacías Que se asocian para formar colores Platón: Tetraedros macizos Aristóteles: Formula la teoría dinámica Euclides: Viaja en línea recta Al-hacen: Los ojos son receptores no emisores 460 407-347 384-322 325-265. Ptolomeo: intento de ley de refracción 100-170 965-1040. 1580-1626 Snell: ley refracción 1526-1650 Defensor de la teoría corpuscular a.c. d.c.
- 9. Comportamiento Dual dela luz 1642-1727 Hooke: 1629-1695 Youg Fresnel Einstein Laplace Maxwell
- 10. Propagación rectilínea Reflexión refracción
- 11. Dualidad onda-partícula • Através de la historia se ha entrado en polémica de como se comporta la luz, pero no fue hasta finales del S. XVII cuando las teorías científicas. Huygens, en 1690, y Newton, en 1704, exponen teorías contrapuestas: • Huygens: La luz se propaga como una onda mecánica (teoría ondulatoria), a través de un medio ideal, el éter. Supone que la luz debe experimentar fenómenos de interferencia y difracción, característicos de las ondas. Su velocidad será menor en medios más densos. • Newton: La luz está formada por partículas materiales (teoría corpuscular). No debe producir interferencia ni difracción. Su velocidad será mayor en medios más densos. • Por razones de prestigio científico, prevaleció la teoría de Newton, dejando olvidada la de Huygens. Hasta que Young, en 1801, observó la difracción de la luz; y Foucault, en 1855, comprobó que la velocidad de la luz en el agua es menor que en el aire. Se rescató entonces la teoría ondulatoria como válida. • En 1865, Maxwell, como consecuencia de su teoría electromagnética, llegó a la conclusión de que la propagación de los campos Er y Br como onda electromagnética tenía las mismas características que la luz (hasta su velocidad). Por lo tanto, la luz fue considerada como una onda electromagnética transversal, que no necesitaba ningún medio material para propagarse.
- 13. No obstante… A finesdel siglo XIX se descubre el fenómeno fotoeléctrico. Otro fenómeno como el de dispersión o efecto Compton. Todo ello pudo ser explicado si se considera que la luz está formada por partículas o corpúsculos y no por ondas. Ello, debido a que en estos fenómenos la luz se comporta como si estuviera formada por paquetes discretos de energía llamados “cuantos o quanta”, en el caso particular de la luz se les llama fotones
- 14. Actualmente se consideraque la luz tiene una naturaleza dual, debido a que algunas veces se comporta como onda y en otras como partícula. En conclusión. “La luz es una energía radiante transportada a través de fotones y transmitida por un campo ondulatorio”
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- 16. Y por tantoforma parte de
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- 18. ¿Te has preguntadoalguna vez por qué y cómo vemos? El espectro de luz visible por el ojo humano
- 19. Para ver necesitamos… Luz(parte de la radiación del espectro solar con longitudes de onda desde el rojo, 750 nm, hasta el violeta, 350 nm) Que los ojos funcionen bien Y que el cerebro interprete bien lo que los ojos le transmiten. Ilusión óptica Todo está en el cerebro. Las ilusiones ópticas revelan las suposiciones que el cerebro hace sobre lo que en realidad ve.
- 22. Mayor frecuencia Onda corta Ondalarga Menor frecuencia
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- 29. El estudio dela óptica se define también como la interacción de la luz con los objetos, y se reconocen 2 líneas: La óptica geométrica: estudia los fenómenos ocurridos en la interacción de la luz con objetos cuyo tamaño es mayor que la longitud de onda de la luz. La óptica física: parte de la física que explica los fenómenos producidos por la interacción de la luz con objetos materiales, cuyas dimensiones son similares a las de la longitud de onda de la luz. Estas interacciones generan fenómenos típicamente ondulatorios como son: la difracción, la interferencia y la polarización.
- 30. Propiedades de laluz Se propaga en línea recta Se refleja cuando llega a una superficie reflectante Cambia de dirección cuando pasa de un medio a otro (se refracta)
- 31. Óptica geométrica • Esoriginada por el estudio de la luz con objetos cuyo tamaño es mayor que la longitud de onda de la luz incidente. • Está tiene como finalidad estudiar las leyes de propagación de la luz en medios trasparentes • Existen dos fenómenos ondulatorios: • Reflexión • refracción
- 32. Reflexión y refracciónde la luz Reflexión Refracción
- 33. De acuerdo aesta lay se cumple también que al unir dos espejos planos con cierto ángulo entre estos, ellos deben formar cierta cantidad de imágenes dadas por la relación 𝑁𝑜. 𝑖𝑚𝑎𝑔𝑒𝑛𝑒𝑠 = 360° − 𝛼 𝛼 Reflexión
- 34. La refracción esel fenómeno físico que explica la incidencia de las ondas contra un material y su curso posterior cuando el material sobre el cual incide absorbe la onda. La refracción de la luz ocurre cuando los rayos viajan a través de medios diferentes y se desvían. Esta desviación tiene su origen en la variación de la velocidad de la luz cuando pasa de un medio a otro; La ley de Snell: 𝑛1 sin 𝜃1 = 𝑛2 sin 𝜃2 Refracción
- 37. Óptica física Esta ramade la óptica se ocupa de aspectos del comportamiento de la luz tales como su emisión, composición o absorción, así como de la polarización, la interferencia y la difracción. https://www.fisicanet.com.ar/fisica/ondas/ap05_optica_fisica.php
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- 40. Cuando dos hacesde luz se cruzan pueden interferir, lo que afecta a la distribución de intensidades resultante. La coherencia de dos haces expresa hasta qué punto están en fase sus ondas. Si la relación de fase cambia de forma rápida y aleatoria, los haces son incoherentes. Si dos trenes de ondas son coherentes y el máximo de una onda coincide con el máximo de otra, ambas ondas se combinan produciendo en ese punto una intensidad mayor que si los dos haces no fueran coherentes. Si son coherentes y el máximo de una onda coincide con el mínimo de la otra, ambas ondas se anularán entre sí parcial o totalmente, con lo que la intensidad disminuirá. Cuando las ondas son coherentes, puede formarse un diagrama de interferencia formado por franjas oscuras y claras Interferencia
- 42. Difracción Término que seatribuye a varios fenómenos que ocurren cuando una onda se encuentra con un obstáculo o una rendija
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- 45. En general ladifracción 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. Una inspección cuidadosa de la frontera 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. (Serway de fisica Tomo II) https://www.fisic.ch/contenidos/ondas-y-la-luz/difracci%C3%B3n-de-la-luz/
- 46. En realidad, algunasde estas líneas ya habían sido observadas por el químico británico William Wollaston en 1802, pero este creyó que se trataba de la separación entre los colores. Fraunhofer las estudió en profundidad, midiendo la posición de las más evidentes, que nombró con las letras de la A a la K. Hoy las llamamos en su honor líneas de Fraunhofer y conservamos su nomenclatura. A finales de la década de 1850, fue cuando los alemanes Gustav Kirchhoff y Robert Bunsen demostraron que las líneas oscuras se formaban por el paso de la luz a través de la atmósfera del Sol; allí los gases presentes absorbían parte de esa luz, dejando su huella en forma de líneas oscuras. La potencia de esta herramienta se puso de manifiesto en 1868, cuando se descubrió un nuevo elemento en la atmósfera solar que no se conocía en la Tierra. Dicho elemento fue bautizado como helio, de la palabra griega que designa al Sol. Así nació la astrofísica, la rama de la física que estudia lo que ocurre en el universo. Por desgracia, Fraunhofer no vivió lo suficiente para verlo. Tantos años inhalando gases tóxicos al soplar el vidrio acabaron pasándole factura de forma prematura. Murió de tuberculosis el 7 de junio de 1826, cuando apenas contaba con 39 años.
- 47. Polarización La polarización electromagnéticaes 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. Este plano puede definirse por dos vectores, uno de ellos paralelo a la dirección de propagación de la onda y otro perpendicular a esa misma dirección el cual indica la dirección del campo eléctrico. En una onda electromagnética no polarizada, al igual que en cualquier otro tipo de onda transversal sin polarizar, el campo eléctrico oscila en todas las direcciones normales a la dirección de propagación de la onda. Las ondas longitudinales, como las ondas sonoras, no pueden ser polarizadas porque su oscilación se produce en la misma dirección que su propagación.
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- 50. La luz esuna forma de energía capaz de provocar cambios en los cuerpos. Así, por ejemplo, nuestra piel y la de muchos animales cambia de color cuando se expone a la luz solar. También es una importante fuente de energía para las plantas, que la utilizan para fabricarse el alimento. Gracias a ella podemos ver todo aquello que hay a nuestro alrededor. Hay cuerpos que producen y emiten su propia luz. Estos cuerpos reciben el nombre de fuentes luminosas. Hay fuentes luminosas naturales, que producen luz propia y se encuentran en la naturaleza, como el Sol, el fuego y algunos insectos como las luciérnagas, y fuentes luminosas artificiales, fabricadas por las personas, como la bombilla (ampolleta), las velas, las cerillas (fósforos) y los tubos fluorescentes. Durante el día la luz del Sol nos ilumina, los rayos de luz que nos llegan del Sol son una forma más en que se manifiesta la energía, la cual puede ser utilizada por el hombre para su provecho. De noche, sin embargo, necesitamos otras fuentes de luz, por eso conectamos bombillas (ampolletas), usamos una linterna o encendemos una luz para poder ver.
- 51. Esta luz esdetectada o percibida por uno de los 5 sentidos que posee el ser humano. El Ojo
- 52. Algo de ópticageométrica
- 55. Supongamos que elobjeto tiene el tamaño adecuado y se ilumina con luz visible. El sistema óptico del ojo es capaz de recoger los rayos reflejados que divergen del objeto y llegan a él. El cerebro identifica la posición del objeto como el punto donde convergen las prolongaciones del haz de rayos que le llegan procedentes del objeto.
- 56. Para ver nítidamenteun objeto la imagen de cada uno de sus puntos debe estar enfocada sobre la retina: los rayos salientes de un punto del objeto que sean captados por el ojo deben concentrarse todos en un mismo punto de la retina, sobre sus células sensibles. Un objeto se verá borroso si los rayos que parten de él son concentrados por las lentes del ojo delante o detrás de la retina. Los rayos que llegan reflejados o refractados dan lugar a que pensemos que está en un lugar distinto a donde realmente está, ya que el cerebro interpreta que el objeto se encuentra en la prolongación de los rayos
- 57. El cielo esazul o rojo? http://fcaglp.fcaglp.unlp.edu.ar/~scellone/Divul/CieloAzul/CieloAzul.html
- 58. Esto da origenal concepto de posición virtual (como si estuviera allí). El punto hasta el que podemos acercar el objeto sin dejar de ver su imagen nítida y lo más grande posible, es el punto próximo. Es la distancia d, unos 25 cm en el ojo normal. La distancia de la retina al cristalino, D, será de unos 2,5 cm.
- 59. El cerebro debeponer "derecha" la imagen que se forma "invertida" en la retina (arriba es abajo, derecha es izquierda). Utiliza para ello el centro visual situado en el hemisferio izquierdo del cerebro y en su zona posterior. http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/fisicaInteractiva/OptGeometrica/Instrumentos/ollo/comovemos.htm
- 60. En los ojos,hay muchas partes diferentes que nos ayudan a crear la visión. La luz pasa a través de la córnea, que es la superficie transparente, en forma de cúpula, que cubre la parte delantera del ojo. La córnea desvía o refracta la luz que entra al ojo. El iris, la parte coloreada del ojo, regula el tamaño de la pupila, la abertura que controla la cantidad de luz que entra al ojo. Detrás de la pupila, está el cristalino, una parte transparente del ojo que enfoca aun más la luz o las imágenes en la retina. La retina es un tejido delgado, delicado, fotosensible, que contiene células “fotorreceptoras”; especiales que transforman la luz en señales eléctricas. Estas señales eléctricas se siguen procesando y luego viajan desde la retina del ojo al cerebro a través del nervio óptico, un conjunto de alrededor de un millón de fibras nerviosas. “Vemos” con nuestro cerebro; los ojos recogen la información visual e inician este complejo proceso.