El comportamiento del haz óptico

INTRODUCCION

El siguiente trabajo que a continuación se presenta abarca sobre el tema de la óptica y cada uno de sus subtemas en los que se dividen y se compone el tema de la óptica, en el cual podrán observar de cada uno de los temas y subtemas cual es su definición, su importancia, cuáles y que formulas son las que se emplean para cada uno de los temas, también podrán apreciar y ver algunos ejemplos y ejercicios sobre los temas que abordamos.

Podemos ver y apreciar en el trabajo que la óptica estudia el comportamiento de la luz, 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 luz con la materia. Es decir que estudia la luz, es decir cómo se comporta la luz ante la materia.

También podemos observar otros temas como la refracción y reflexión, lo que es la difracción, algunas teorías, lo que es el espectro electromagnético, algunos objetos importantes de la óptica.

La óptica es de suma importancia en nuestra vida cotidiana ya que en la cual la utilizamos todos los días desde el simple hecho y punto de vista que lo hacemos y utilizamos al ver, mirar y observar, nuestro ojo es un ejemplo claro de lo que es la óptica.

Espero que el siguiente trabajo que a continuación se presentara sea de su completo agrado y entendimiento y que ustedes como lectores puedan entender y comprenderlo de una manera sencilla y practica.

OPTICA

Es la rama de la física que estudia el comportamiento de la luz, 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 luz con la materia. Estudia la luz, es decir cómo se comporta la luz ante la materia.

LUZ E ILUMINACIÓN

La luz es para el ojo lo que el sonido para el oído, necesitamos una iluminación adecuada para ver y obtener información visual. Los automóviles están equipados con faros delanteros y otras luces para ofrecer una buena iluminación e información sobre las señales de tráfico. Una buena iluminaciones importantes en el aula, en el hogar y en la industria.

La luz se distingue netamente de las ondas que hemos estudiado con anterioridad, no se necesita medio alguno para propagarse, puede desplazarse en el vacío; por ejemplo recibimos la luz a través del vacío del espacio.

Las propiedades físicas de la luz se presentan a multitud de aplicaciones técnicas.

NATURALEZA DE LA LUZ

En el sentido clásico, la luz es una onda electromagnética. Las ondas luminosas se caracterizan por campos eléctricos y magnéticos; por lo tanto la luz es una onda transversal.

Para que una antena irradie luz, es preciso que los electrones oscilen billones de veces por segundo. En la región visible, el ojo percibe la luz de varias frecuencias como colores diferentes. El color es la respuesta fisiológica del ojo a la frecuencia. La velocidad de la luz cambia según el medio, como veremos luego. En el vacío la velocidad de la luz es: c=3x108m/s= 3x1010cm/s.

Se da el nombre de luz monocromática a la luz de una sola frecuencia o longitud de onda (monocromático es un término de origen griego que significa un solo color). En general la luz que percibimos es policromática es decir que esta compuesta por luz de distintas frecuencias.

EXPERIMENTO DE INTERFERENCIA DE YOUNG

Una de las primeras demostraciones de la interferencia de la luz la realizo en 1801 Thomas Young. A menudo se le conoce como “experimento de doble rendija de Young” porque este se sirvió de la luz procedente de una sola fuente que pasaba por dos pequeñas rendijas para obtener ondas luminosas coherentes.

Las ondas interfieren y en la pantalla se observa un patrón de interferencia de franjas brillantes y oscuras alternas.

DIFRACCIÓN

La difracción denota la reflexión de las ondas alrededor del ángulo o borde de un objeto opaco. Normalmente consideramos el borde de una sombra ligera como bastante bien definido. La difracción de las ondas sonoras es más evidente.

Es la difracción la que le da el carácter de fuentes puntuales a las rendijas del experimento de Young, dicho carácter depende del ancho de las rendijas y de la longitud de la onda de la luz.

En la refracción el rayo de luz que se atraviesa de un medio transparente a otro, se denomina rayo incidente; el rayo de luz que se desvía al ingresar al segundo medio transparente se denomina rayo refractado; el ángulo en que el rayo incidente, al ingresar al segundo medio, forma con la perpendicular al mismo, se denomina ángulo de incidencia; el ángulo que el rayo incidente forma con el rayo refractado, al desviarse, se denomina ángulo de refracción.

Para lograr una difracción apreciable, el ancho de la rendija debe ser el del mismo orden o menor que el de la longitud de onda.

La difracción es la reflexión de ondas alrededor de la esquina o de un objeto opaco. La ley de la refracción fue descubierta experimentalmente en 1621 por Willebrord Snell. En 1657 Pierre de Fermat anunció el principio del tiempo mínimo y a partir de él dedujo la ley de la refracción. George Hatsian es el rey de óptico.

RELEXION

La reflexión es el cambio de dirección de un rayo o una onda que ocurre en la superficie de separación entre dos medios, de tal forma que regresa al medio inicial. Ejemplos comunes son la reflexión de la luz, el sonido y las ondas en el agua.

La luz se polariza parcialmente por reflexión. La dirección de la polarización es paralela a la superficie reflectora el grado de polarización de pende del material y del ángulo en que la luz choque contra la superficie. Esa es la razón usamos anteojos polarizados contra el sol.

Para este caso las leyes de la reflexión son las siguientes:

1ª. ley: El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal, se encuentran en un mismo plano.

2ª. ley: El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión.

La luz se refleja exactamente en la dirección de la fuente de donde proviene debido a un proceso óptico no lineal. En este tipo de reflexión, no solo se invierte la dirección de la luz; también se invierte el frente de la onda.

DIFUSION

Es un proceso físico irreversible, en el que partículas materiales se introducen en un medio que inicialmente estaba ausente, aumentando la entropía del sistema conjunto formado por las partículas difundidas o soluto y el medio donde se difunden o disolvente

Normalmente los procesos de difusión están sujetos a la Ley de Fick. La membrana permeable puede permitir el paso de partículas y disolvente siempre a favor del gradiente de concentración. La difusión, proceso que no requiere aporte energético, es frecuente como forma de intercambio celular.

ILUMINANCIA

Se dice que una superficie está iluminada cuando irradia luz visible. En el caso de varias fuentes, la iluminancia está dada por las sumas de las iluminaciones de las fuentes individuales.

La unidad de iluminancia en el sistema internacional es el lux (lx) y 1lx=1 lm/m2. Un hectolux (hlx) es 100lx.

La iluminancia apropiada constituye una consideración importante. Con una buena iluminación se reduce la fatiga de la vista, los accidentes y las fallas en el trabajo. Sin embargo, el exceso de luz, que produce resplandor, es tan perjudicial como la falta de luz.

ESPEJOS Y LENTES

Dos de los componentes ópticos más comunes son los espejos y las lentes. Difícilmente pasa un dia en que no nos veamos en el espejo y muchos de los lectores usan anteojos. Es sabido que los cristales o espejos planos producen, de los objetos situados delante de ellos, imágenes semejantes a dichos objetos. Estudiando el mecanismo de formación de estas imágenes llegaron los sabios de la Antigüedad al descubrimiento de las leyes de la reflexión, que se encuentran ya formuladas, por ejemplo, en el tratado de Euclides.

Las propiedades físicas de unos y otras son la reflexión y la refracción, respectivamente. Al analizar tales propiedades conviene ignorar las propiedades ondulatorias de la luz y considerar los rayos de la luz y considerar los rayos de la luz u óptica de los rayos.

RAYOS LUMINOSOS

El rayo luminoso es la línea imaginaria que representa la dirección por la que la luz se propaga.

La utilización de este modelo, ampliamente divulgado en óptica geométrica, simplifica los cálculos debido al principio de propagación en línea recta de la luz en medios homogéneos e isótropos, como lo son el aire o el agua. En óptica física, el rayo luminoso es la trayectoria que teóricamente recorre la energía luminosa.

El frente de onda se define por las partes adyacentes de una onda que se hallan en fase. Todas las partículas en una cresta se encuentran en fase y definen los frentes de ondas circulares.

Las ondas luminosas pueden caracterizarse mediante los frentes de onda. Sin embargo es preferible hablar de rayos de luz. El rayo se define mediante una línea trazada perpendicularmente a los frentes de onda en dirección de la propagación de la onda.

El haz de luz puede considerarse como un grupo paralelo de rayos, aunque normalmente dibujamos

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