Fisica Moderna

Práctica #1: Introducción al laboratorio y discusión de video de óptica

Objetivos

Obtener evidencias acerca del desarrollo histórico de la naturaleza de la luz y de las características de algunos fenómenos ópticos.

Introducción

Esta práctica de laboratorio está dedicada a la discusión de un video sobre óptica donde se dan los conocimientos esenciales acerca del desarrollo histórico de la naturaleza de la luz y se describen algunos fenómenos ópticos.

Marco Teórico

La óptica es 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 y la formación de imágenes y la interacción de la radiación con la materia. Según el modelo utilizado para la luz, se distingue entre las siguientes ramas, por orden creciente de precisión):

• La óptica geométrica: Trata a la luz como un conjunto de rayos que cumplen el principio de Fermat. Se utiliza en el estudio de la transmisión de la luz por medios homogéneos (lentes, espejos), la reflexión y la refracción.

• La óptica ondulatoria: Considera a la luz como una onda plana, teniendo en cuenta su frecuencia y longitud de onda. Se utiliza para el estudio de difracción e interferencia.

• La óptica electromagnética: Considera a la luz como una onda electromagnética, explicando así la reflectancia y transmitancia, y los fenómenos de polarización y anisotropía.

• La óptica cuántica u óptica física: Estudio cuántico de la interacción entre las ondas electromagnéticas y la materia, en el que la dualidad onda-corpúsculo desempeña un papel crucial.

• Cuerpos luminosos o iluminados: son cuerpos luminosos aquellos que pueden producir luz propia (lámpara, Sol) y son cuerpos iluminados aquellos que reciben luz de fuentes lumínicas para ser visibles (mesa, silla, birome).

• Cuerpos transparentes, opacos y traslúcidos: son cuerpos transparentes aquellos que cuando la luz pasa a través de ellos prácticamente no se altera (agua pura, aire); son cuerpos opacos aquellos que no permiten el paso de la luz, (aunque no hay opacos en absolutos ya que si se reduce a laminas adquieren características traslucidas) y son cuerpos traslucidos aquellos que si bien permiten el paso de la luz no permiten precisar la forma de los objetos a través de ellos).

• Propagación rectilínea de la luz: el hecho de que la luz se propaga en "línea recta" (más adelante veremos más profundamente cual es la forma de propagación de la luz) es muy fácilmente comprobable, solo basta con encender una linterna y ver como el haz de luz viaja a través de una línea recta.

Desarrollo

Debe ver atentamente el vídeo y tomar notas acerca de los aspectos más importantes que trata. Al final del video se realizará una discusión en todo el grupo, sobre el material tratado. Como base para esta discusión, se utilizará un listado de preguntas que serán respondidas durante la discusión y que se muestran en este material. La evaluación correspondiente a esta práctica será a nivel de grupo de acuerdo a su desarrollo en la discusión y no se entregará reporte de la misma.

1. ¿Cuáles teorías sobre la naturaleza de la luz se mencionan en el video?

TEORIA CORPUSCULAR (NEWTON)

Supone que la luz está compuesta por una serie de corpúsculos o partículas emitidos por los manantiales luminosos, los cuales se propagan en línea recta y que pueden atravesar medios transparentes, y pueden ser reflejados por materias opacas. Esta teoría explica: La propagación rectilínea de la luz, la refracción y reflexión. Esta teoría no explica: Anillos de Newton (Este fenómeno lo explica la teoría ondulatoria) y tampoco explica los fenómenos de interferencia y difracción.

TEORIA ONDULATORIA (HUYGENS)

Esta teoría explica las leyes de la reflexión y la refracción, define la luz como un movimiento ondulatorio del mismo tipo que el sonido. Como las ondas se trasmiten en el vacío, supone que las ondas luminosas necesitan para propagarse un medio ideal, el ETER, presente tanto en el vacío como en los cuerpos materiales

THOMAS YOUNG

Young es conocido por sus experiencias de interferencia y difracción de la luz demostrando la naturaleza ondulatoria de ésta. En 1801 hizo pasar un rayo de luz a través de dos rendijas paralelas sobre una pantalla generando un patrón de bandas claras y oscuras demostrando que la luz es una onda.

TEORIA ELECTROMAGNETICA (MAXWELL 1865)

Descubre que la perturbación del campo electromagnético puede propagarse en el espacio a una velocidad que coincide con la de la luz en el vacío,

...