El documento aborda la naturaleza de la luz, destacando su comportamiento como onda y partícula, y detalla conceptos clave de óptica geométrica como reflexión, refracción, y tipos de cuerpos relacionados con la luz. Se explican fenómenos ópticos, incluyendo la reflexión total interna y el flujo luminoso, así como las leyes que rigen estos fenómenos. Además, se introducen términos técnicos como el índice de refracción y la iluminancia, fundamentales para entender la manipulación de la luz en diversas aplicaciones.

1. LA NATURALEZA DE LA LUZ Y LAS LEYES DE LA OPTICA
GEOMETRICA.
KEVIN SEBASTIAN ESPIN SEGOVIA
UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE-L
NRC 7839 – FISICA FUNDAMENTAL
ELECTRONICA Y AUTOMATIZACION

2. Naturaleza de la luz
La luz tiene una naturaleza dual se comporta como onda y a la vez como
partícula.
Como partícula se manifiesta en el efecto foto eléctrico, radiación de cuerpo
negro y espectros atómicos entre otros.

3. • La longitud de onda (λ) es la distancia a lo largo de la dirección
de propagación entre dos puntos con la misma ‘fase’, es decir,
puntos que ocupan posiciones equivalentes en la onda.
• Cuerpos transparentes. son aquellos que dejan pasar casi toda
la luz que incide en prácticamente no se altera. Ej. aire , Agua
pura
• Cuerpos luminosos.- Es un objeto que irradia luz o la recibe,
captando los rayos luminosos que proyecta sobre él, un cuerpo
con luz propia

4. • Cuerpos iluminados.- Aquellos que reciben luz de fuentes
lumínicas .Ej. Silla, mesa.
• Cuerpos opacos.- Aquellos que no permiten el paso de luz
• Cuerpos traslúcidos.- Aquellos que si bien permiten el paso de
la luz, no permiten precisar la forma de los objetos a través de
ellos.
• La óptica física.-es un modelo de la luz más completo, que
incluye efectos ondulatorios como la difracción y la
interferencia, que no se pueden abordar mediante la óptica
geométrica.
• óptica cuántica.-se ocupa de la aplicación de la mecánica
cuántica a fenómenos que implican la luz y sus interacciones
con la materia.

5. • La óptica geométrica.- estudia los fenómenos luminosos para
los cuales es irrelevante la naturaleza de la luz: reflexión y
refracción. En la óptica geométrica se prescinde de la teoría
ondulatoria de la luz y se supone que la luz no se difracta. Este
campo de la óptica se ocupa de la aplicación de las leyes de
reflexión y refracción de la luz al diseño de lentes y otros
componentes de instrumentos ópticos.

6. • La aproximación de rayos en óptica Para describir las
direcciones de propagación de la luz, suele ser conveniente
representar una onda de luz mediante RAYOS.

7. REFLEXION Y REFRACCION.
• La reflexión y la refracción de las ondas son dos fenómenos
que ocurren cuando una onda que se propaga en un
determinado medio se encuentra con una superficie de
separación con otro medio.
En general, podemos decir que una parte de la onda incidente,
una parte de su energía, se refleja y otra se refracta

8. •
índice de refracción.

9. Leyes de reflexión.
• 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 el mismo plano.
(Si el rayo incidente se acerca al 2º medio en el plano del papel, el reflejado
estará en ese plano y no se irá ni hacia adelante ni hacia atrás).
video de ejemplo en reflexión.-

10. • Leyes de refracción
Se dice que un rayo se refracta (cambia de dirección) cuando
pasa de un medio a otro en el que viaja con distinta velocidad.
En la refracción se cumplen las siguientes leyes:
1.-El rayo incidente, el rayo refractado y la normal están en el
mismo plano.
2.- Se cumple la ley de Snell:
Suponer un rayo que viaja de un medio transparente a otro
medio transparente. La razón de los senos de los ángulos
incidente y refractado (ángulos medidos desde la normal a la
superficie) es igual a la relación inversa de los índices de
refracción.
El ángulo de refracción, Θ2 , depende de las propiedades de los
dos medios y del ángulo de incidencia.

11. • Índice de refraccion
La velocidad de la luz en cualquier material es menor que la
velocidad de la luz en el vacío. Con respecto al índice de
refracción:
1.- n es un número adimensional , usualmente mayor que la
unidad .
2.- Es igual a la unidad para el vacío.

12. POSICION APARENTE DE UN OBJETO
Los rayos luminosos provenientes de debajo de la superficie
cambian de dirección en la interfaz del aire y el agua, de modo
que los rayos parecen provenir de una posición situada arriba de
su punto de origen real

13. Principio de Huygens
Cuando el extremo del frente de ondas llega a la separación de
los dos medios, la partícula del medio 2 sobre la que incide se
pone a emitir radialmente, pero propagándose con distintas
velocidades en cada medio.
Se define el frente de onda como la superficie envolvente a
donde llega la onda en un momento dado

14. • Reflexión total interna
la reflexión interna total es el fenómeno que se produce cuando
un rayo de luz atraviesa un medio de índice de refracción n2
menor que el índice de refracción n1 en el que este se encuentra,
se refracta de tal modo que no es capaz de atravesar la
superficie entre ambos medios reflejándose completamente.

15. • FLUJO LUMINOSO (Φv)
El flujo luminoso es la medida de la potencia luminosa percibida.
Difiere del flujo radiante, la medida de la potencia total emitida,
en que está ajustada para reflejar la sensibilidad del ojo humano
a diferentes longitudes de onda.
Su unidad de medida en el Sistema Internacional de Unidades es
el lumen (lm)
Bajo condiciones fotópicas una luz monocromática de 555 nm
(color verde) con un flujo radiante de 1 W, genera un flujo
luminoso de 683,002 lm, que corresponde con la máxima
respuesta del ojo humano

16. • Intensidad luminosa I es el flujo luminoso emitido por unidad
de ángulo sólido en una dirección determinada. Su símbolo es I
y su unidad es la candela (cd).
• ILUMINANCIA (E )
Es la cantidad de flujo luminoso que incide sobre una superficie
por unidad de área
La unidad de medida lux = 1 lumen/m².