uach luz en la arquitectura 4 reflexión y refracción
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Luz en la Arquitectura –Reflexión y Refracción
Dr. Willy H. Gerber
Objetivos: Comprender como la luz es reflejada y refractada en los distintos objetos.
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refractada
reflejada
refractada
Luz del sol
La vez pasada ya hablamos de refracción y reflexión de la luz
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La gota de agua refracta dos veces la luz. La refracción no es igual para luz de distinto “color”.
Veamos primero la reflexión
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Veamos primero la reflexión
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Sol
Nosotros
“Espejo” “Difuso”
“Espejo” “Difuso”
Dos tipos de reflexión
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θ
θ
“espejo”
“semi difuso” (por efecto de las olas)
“espejo” “difuso”
Nivel de difuso
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alta reflexión
baja reflexión
“baja (nulo)” “alta”
Nivel de reflejo
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reflexión
difuso
Combinación de nivel de reflejo y difuso
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G
Calculo lente convexo
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Un rayo por el punto medio, que da en forma ortogonal sobre la superficie, es reflejado en forma ortogonal.
g
G
Calculo lente convexo
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Un rayo paralelo al eje es reflejado de modo de que el ángulo incidente es igual al reflejado. La prolongación del haz reflejado pasa por el foco.
g
G
Calculo lente convexo
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Un haz que se dirige en dirección del foco es reflejado en forma paralela al eje.
g
G
B
Calculo lente convexo
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Si combinamos los tres diagramas obtenemos la posición y el tamaño de la imagen que se observa. En este caso es “no‐invertida” y “reducida”:
= +GB
gb
= 1f
1g
1b
g b
Calculo lente cóncavo
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G
B
Caso el objeto esta mas lejos que el punto medio:
Imagen real, invertida y reducida.
Calculo lente cóncavo
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G
B
Caso el objeto esta entre el punto medio y el foco:
Imagen real, invertida y ampliada.
Calculo lente cóncavo
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G B
Caso el objeto esta entre el foco y el espejo:
Imagen virtual, derecha y ampliada.
Ejemplo de reflejos
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Que estamos viendo?
No solo en una gota…
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Donde esta el edificio?Porque esta de cabeza?
θ1
θ2
Refracción
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A pasar de un medio a otro el haz es desviado.
Los ángulos cumplen la relación:
sinθ1sinθ2
c1c2
= = n
Con:
c1 : velocidad de la luz en el medio 1c2 : velocidad de la luz en el medio 2n : índice de refracción
Otro efecto: Birrefringencia
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Luz incidenteEje ópticoCalcita
Rayo ordinarioRayo extraordinario
Onda rápida
Onda lenta
Refracción
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La refracción hace que veamos objetos dentro de otro medio como si estuvieran doblados.
Refracción
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De no considerar estas distorsiones en nuestros cálculos tendremos algunos problemas
Refracción
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Si variamos el Angulo de incidencia en la superficie de un medio de mayor velocidad de la luz a uno de menor velocidad
Existe un Angulo mínimo sobre el cual el rayo es reflejado en forma total.
sinθlimitec1c2
= = n
c1
c2
c1c2θ2= π/2
θ1
θ2
sinθ1sinθ2
c1c2
= = n
θlimite
Refracción total
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ImagenReflejada en la superficie
Zona “espejo”
Zona “transpa‐rente”
θ1
θ2
Doble Refracción
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θ2
θ1
Doble Refracción
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Lentes
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El foco del lente
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= +
Análisis del comportamiento de un Lente
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G
B
bg
f f
1. Línea paralela ‐> se refracta por el foco2. Línea por el foco ‐> se refracta en forma paralela3. Línea por el centro no se desvía (aproximación de baja curvatura)
Relaciones:
GB
gb
=1f
1g
1b
Reglas para construir la imagen:
Análisis del comportamiento de un Lente
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G
Bb
gf f
Caso entre foco y lente:
B
“Las” Pleiades
Un caso de otro mundo
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Otros casos
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Que estamos viendo?
Otros casos
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Y aquí?
Otros casos
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Otros mas
Otro tipo de refracción
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Atmosfera fría
Atmosfera cálida
Atmosfera cálida
Atmosfera fría
Objeto (barco, edificio, cerro, cielo) flotando invertido sobre el horizonte.
En la puesta del sol se observan barcos que están ya debajo de la línea del horizonte
Dos efectos clásicos:
El cielo se refleja en el aire caliente del desierto creando la imagen de un “lago de agua” (la llamada “fata morgana”).
Otro tipo de refracción
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Otros ejemplo de refracción difusa de la imagen del sol que ya esta debajo de la línea del horizonte.
Atmosfera cálida
Atmosfera fría
Puesta del sol a las 23:47 … y a las 23:49 “volvió a salir”
Puestas de sol curiosas
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Atmosfera cálida
Atmosfera fría
El sol que salió dos veces
Deformación por capas
Puestas y salidas del sol curiosas
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Juegos con las nubes
Polarización de la luz
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Existen planos en que se propaga la luz (en realidad son campos electro magnéticos)
Polarización de la luz
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Las componentes pueden ser “filtradas” dejando pasar solo una.
Los filtros se denominan “filtros de polarización”.
Polarización de la luz
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Polarización de la luz
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La luz del sol no es polarizada, la que es escudereada por la atmosfera si.
polarizadano polarizada
Sin efecto
Con efecto
cielo “negro”
Polarización de la luz
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Luz polarizadade la atmosfera
Luz interior
Sin efecto
Con efecto
Luz externa retenidaSe ve la cortina (luz interna)
Anteojo oscuro con polarizador
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Luz “horizontal” de la atmosfera y del sol.
Luz “vertical” del sol.
Cuidado: anteojos “piratas” pueden ser “oscuros” pero no necesariamente polarizados.
Polarización de la luz
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Polarización en el agua
Uso fotográfico
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Sin filtro de polarización Con filtro de polarización
Sin reflejosCon reflejos
Otros usos
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Las mariposas polarizan la luz con sus alas. Dicha luz es especialmente visible para la pareja de la mariposa.
Muchos insectos son capaces de “ver luz polarizada” y lo emplean:
Algunos predadores aprovechan la polarización de la luz para encontrar su presa.
Las abejas la emplean para orientarse
Trabajo grupal:
Tarea final
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Enviar a wgerber@gphysics.net hasta un máximo de 10 fotos(basta una) en que se vea una situación extraordinaria de refracción y/o reflexión.
Se evalúan todas. Se toma la nota de la mejor.
Criterios:‐Calidad (1/3)‐Creatividad (1/3)‐Efecto (1/3)
Solo un envió (no de a gotitas), debe incluir fotos, textos que explica para cada foto y lista de miembros del grupo.
Fotos “múltiples” que figuren en varios grupos no se consideraran.
Contacto
Dr. Willy H. Gerberwgerber@gphysics.net
Instituto de FisicaUniversidad Austral de ChileCampus Isla TejaCasilla 567, Valdivia, Chile
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