refracciÓn de la luz

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REFRACCIÓN DE LA LUZ

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Definición

• Ocurre cuando un rayo de luz incide en forma oblicua en la superficie de separación de dos medios, la luz que pasa al segundo medio cambia su rapidez y su dirección.

• Lo anterior se debe a que los medios no son totalmente homogéneo.

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Índice de refracción• Existe una relación entre la propagación de la

luz en el vacío y la propagación de la luz en un medio cualquiera, que queda dada por la siguiente expresión:

Donde n es el índice de refracción c es la rapidez de la luz en el vacío v es la rapidez de la luz en cualquier medio material

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El valor del índice de refracción permite diferenciar medios más o menos refringentes:

• un medio con menor valor de n es menos refringente.• un medio con mayor valor de n es más refringente.

Por lo general, se cumple que mientras mayor es la densidad de un medio transparente, mayor es su refringencia.

Índice de refracción en distintos mediosMedio Índice

Aire 1

Agua 1,33

Metanol 1,36

Cuarzo 1,55

Diamante 2,43

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Leyes de la refracción• El rayo incidente, el refractado y la normal se

encuentra en el mismo plano de incidencia.• La dirección de propagación del rayo incidente,

al pasar oblicuamente de un medio menos a otro más refringente, produce que el rayo refractado se desvíe, por lo que se acerca a la normal.

• La dirección de propagación del rayo incidente, al pasar oblicuamente de un medio más a otro menos refringente, produce que el rayo refractado se desvíe, por lo que se aleja de la normal.

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Ley de Snell

• Es la relación matemática entre el ángulo incidente y el ángulo refractado.

• Según esta ley, los ángulos i y r indicados en la figura anterior están relacionados por la ecuación:

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Ángulo límite y reflexión total• Se denomina ángulo límite al valor del ángulo de incidencia, i , que corresponde al ángulo de refracción de 90°.• El ángulo límite depende de los índices de

refracción de los medios. Si i es mayor que el ángulo límite, toda la luz incidente se refleja y nada se refracta, lo que se denomina reflexión total interna.

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Camino óptico (d)• Es la distancia que recorre un “rayo” de luz entre

un punto de inicio y otro de término. • El tipo de movimiento realizado por un rayo es

rectilíneo uniforme (MRU). Entonces:

d = v t∙

Donde d es el camino óptico (m) v es la velocidad de la luz en el medio (m/s) t es el tiempo transcurrido (s).

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Lentes

• Es una pieza fabricada con un material transparente y limitada por dos superficies curvas o una plana y una curva.

• Su misión es formar imágenes de objetos reales.

• Las lentes se clasifican en dos grandes grupos: las convergentes o (+) y las divergentes o (-).

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Algunos tipos de lentes

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Lentes convergentes

• Concentran los rayos de luz porque su centro es más grueso que su borde.

• Estos rayos se unen en el foco principal.• La distancia del centro de la lente al foco

principal es la distancia focal.• Simétrico a este foco se encuentra, al otro

lado del lente, el foco objeto.

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LENTE CONVERGENTE

L : eje de simetría horizontalL’ : eje de simetría verticalF y F’ : focosO y O’ : centrosV : centro del lente VO = VO’ = radios de curvatura

Se cumple que , al igual que

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• Físicamente una dioptría es la medida inversa de la capacidad focal de un lente medida en metros. Es decir un lente de 1 dioptría tiene la capacidad de enfocar la luz a un metro. Un lente de 2 dioptrías lo hace a 50 cm, el de 3 dioptrías a 33 cm y así sucesivamente. Esto se hace de esta manera para compensar la magnitud del desenfoque de cada individuo.• En la práctica los lentes se hacen en saltos de 0.25 de dioptría. Por convención universal los miopes usan lentes con notación negativa y por el contrario los hipermétropes usan lentes con notación positiva.

• La dioptría es la unidad que expresa con valores positivos o negativos el poder de refracción de una lente o potencia de la lente

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Lentes divergentes• Tienen su centro más delgado que su borde y,

por lo tanto, tiende a dispersar los rayos de luz que inciden en forma paralela al eje principal.

• El foco principal, F, se ubica en el punto donde se unen las prolongaciones imaginarias de los rayos que se refractan.

• El foco principal se denomina, en este caso, foco virtual porque no es un punto real.

• Estas lentes también poseen un foco objeto.

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LENTE DIVERGENTE

L : eje de simetría horizontalL’ : eje de simetría verticalF y F’ : focosO y O’ : centrosV : centro del lente

Se cumple que , al igual que

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Formación de imágenes en lentes

• Hay tres rayos característicos de los que se conoce su trayectoria, y son los que se utilizan para calcular la posición de la imagen.

1. El rayo que llega paralelo al eje principal se refracta y pasa por el foco o su prolongación.

2. El rayo que pasa por el centro óptico de la lente no se desvía.

3. El rayo que pasa por el foco o en su dirección se refracta paralelo al eje principal.

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Lentes convergentes • El tipo de imagen que se forma depende de la

posición del objeto.

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objeto imagen objeto

Imagen real, invertida y el tamaño depende de la

distancia del objeto al lente

Imagen virtual, derecha y de mayor tamaño. La lente actúa

como lupa.

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Lentes divergentes• Para cualquier posición del objeto, se obtiene

siempre el mismo tipo de imagen: virtual, derecha y de menor tamaño.

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