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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.

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Entre los vestigios de las antiguas civilizaciones se han hallado objetos que testimonian el interés por los fenómenos ópticos. Por ejemplo, en las ruinas de Nínive, antigua capital asiria, fue encontrada una pieza de cristal de roca, pulida en forma de lente convergente.

En Creta se hallaron dos lentes que datan de 1200 a. C. y que, según algún historiador fueron usadas como lentes de aumento.

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Grandes filósofos, matemáticos e investigadores de la antigüedad se interesaron por el estudio de los fenómenos de la luz. Estos filósofos e investigadores como acristianes, los filósofos naturales los cuales confundían la luz con el fenómeno de la visión, los pitagóricos afirmaban que la visión es causada por la proyección de imágenes lanzadas desde los objetos hacia el ojo.

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Optica en la edad media El célebre científico árabe conocido como Al-Hazan o

Al-Hazen, es el principal contribuyente de la óptica en la edad media.

Al-Hazen se dedico con éxito a examinar las obras de los griegos y las mejoro. Logro establecer una distinción clara entre la luz como entidad física y el ojo como detector. Además, anticipo un descubrimiento reservado a un lejano porvenir: que la luz viaja con una velocidad finita. A partir de estas investigaciones hemos heredado algunas de las palabras usadas para identificar las partes del ojo: retina, cornea, humor acuoso, humor vítreo.

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Estancia de la optica en el

renacimiento

Los científicos abandonaron la especulación escolástica y comenzaron a estudiar la naturaleza a través del experimento con notables resultados

La primera gran figura de la óptica, Leonardo da Vinci. En su gran obra hay una parte dedicada a la óptica. Entres otras cosas formulo una teoría de la visión, en la que el ojo es comparado a una cámara oscura.

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Desde el punto de vista físico, la luz es una onda electromagnética. Según el modelo utilizado para la luz, se distingue entre las siguientes ramas, por orden creciente de precisión (cada rama utiliza un modelo simplificado del empleado por la siguiente):

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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.

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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.

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

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Propagacion de la luz

La óptica geométrica parte de esta premisa para predecir la posición de la luz. Es una de las propiedades de la luz más evidentes a simple vista es que se propaga en línea recta.

De la propagación de la luz y su encuentro con objetos surgen las sombras. Si interponemos un cuerpo opaco en el camino de la luz y a continuación una pantalla, obtendremos sobre ella la sombra del cuerpo.

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La refracción es el cambio brusco de dirección que sufre la luz al cambiar de medio. Este fenómeno se debe al hecho de que la luz se propaga a diferentes velocidades según el medio por el que viaja.• Ejemplos muy comunes de la refracción es la ruptura aparente que se ve en un lápiz al introducirlo en agua o el arcoíris.

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Difraccion de la luz

Cuando la luz atraviesa un obstáculo puntiagudo o una abertura estrecha, el rayo se curva ligeramente. Este fenómeno, denominado difracción, es el responsable de que al mirar a través de un agujero muy pequeño todo se vea distorsionado o de que los telescopios y microscopios tengan un número de aumentos máximo.

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Reflexion de la luz

La reflexión es el cambio en la dirección de un rayo de luz cuando este no logra traspasar la interfaz entre dos medios.

Al incidir la luz en un cuerpo, la materia de la que está constituido retiene unos instantes su energía y a continuación la re-emite en todas las direcciones. Este fenómeno es denominado reflexión.

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Interferencia

El experimento de Young consiste en hacer incidir luz monocromática en una pantalla que tiene rendija muy estrecha. La luz difractada que sale de dicha rendija se vuelve a hacer incidir en otra pantalla con una doble rendija. La luz procedente de las dos rendijas se combina en una tercera pantalla produciendo bandas alternativas claras y oscuras.

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Un ejemplo claro de este fenómeno se puede ver de forma natural en las manchas de aceite sobre los charcos de agua o en la cara con información de los discos compactos; ambos tienen una superficie que, cuando se ilumina con luz blanca, la difracta, produciéndose una cancelación por interferencias, permitiendo ver cada uno de los colores separados.

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Dispersion

Es el fenómeno de separación de las ondas de distinta frecuencia al atravesar un material. Cuando la luz blanca, compuesta por ondas de todas las frecuencias dentro de la gama visible, pasa a través de un bloque de vidrio, los diferentes colores son refractados o desviados en distinta medida. Si los lados del bloque no son paralelos, los diferentes colores de la luz se propagan con ángulos distintos, produciendo un espectro.

La dispersión se debe a que la velocidad de una onda depende de su frecuencia.

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Hacer invisible un objeto

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Materiales

Invisibilidad de un vaso

2 vasos de precipitado, uno mas grande que el otro.

Un tubo de ensayo

Agitador

Aceite de cocina

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Procedimiento

Se coloca el recipiente mas pequeño dentro del recipiente mas grande.

Después se vierte el aceite necesario dentro de los dos recipientes hasta que desaparezca el mas pequeño.

Se pueden ir colocando adentro los demasrecipientes para observar la reaccion con cada uno.

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¿Cómo funciona?

Nuestros ojos son capaces de distinguir

fenómenos como la desviación de la luz y los

cambios de intensidad en la misma, que ocurren

como consecuencia de la absorción que sufre al

atravesar diferentes materiales.

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En física, la velocidad de la luz cambia (se retrasa)

al atravesar un material. Debido a ello, existe un

indicador de este fenómeno, llamado índice de

refracción.

La fórmula es la siguiente:

En donde:

n = el índice de refracción,

c = la velocidad de la luz en el vacío,

v = la velocidad de la luz en el material que estamos estudiando.

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Por otro lado tenemos otra fórmula conocida como Ley de Snell, que se representa simbólicamente así:

Para no entrar tanto en detalle, mencionaremos que esos ángulos son los de desviación incidente y transmitido, en el material. Para decirlo mas simple, la luz se desvía un ángulo al atravesar un material o sustancia.

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Ahora miremos ambas fórmulas a la vez.

Si la velocidad a la que viaja la luz por el aceite, es la misma en el vidrio, tendremos que sus índices de refracción son iguales.

Como la segunda fórmula implica una igualdad, si “n” es igual a ambos lados, entonces también lo deberán ser ángulos. De modo que al ser la absorción de luz “despreciable” en ambos medios (aceite y vidrio) y al tener la misma desviación, es mas difícil para nuestros ojos detectarlo.

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¿Por qué no es totalmente

invisible?

Muy simple, se debe a que las propiedades ópticas que mencionamos del vidrio y el aceite son muy similares, pero no iguales. Si así fueran, no podríamos ver el recipiente pequeño que está dentro.

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Materiales

Hoja blanca.

Compás.

Lápices de colores.

Regla graduada.

Tijeras.

CD

Canica

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Procedimiento

Cortamos un pedazo de papel en forma circular, usando de molde el CD.

Lo dividimos en siete sectores iguales, dibujando en ellos cada uno de los siete colores del espectro: rojo, anaranjado, amarillo, verde, azul, añil y violeta.

Recortamos el pequeño orificio del centro del CD y lo quitamos.

Una vez terminado se pega el circulo de colores sobre el CD.

Por ultimo se coloca la canica en el centro del CD y se empieza a girar como si fuera trompo.

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Explicación

Se trata de un disco dividido en sectores pintados con los colores del espectro visible. Al hacerlo girar a gran velocidad se puede observar como estos colores desaparecen, tomando una tonalidad blanca, más brillante cuanto mejor se haya hecho la proporción de colores.

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Newton demostró que la luz blanca está formada por los colores del arco iris. Newton observó que al hacer atravesar un haz luminoso por una lente, siempre existen variaciones de color alrededor de la imagen transmitida. A esta coloración, generada por los diferentes focos luminosos a los que se ve expuesta la lente, se la denomina dispersión de la luz.

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Asimismo, comprobó que si hacía pasar un haz

luminoso por un prisma, la luz blanca se

descomponía en una serie de colores brillantes

(arco iris) que denominó espectro solar. De esta

experiencia dedujo que si la luz blanca se podía

descomponer en los colores del arco iris,

combinando éstos se podría volver al color

blanco.

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¿Y el color negro?

Newton descubrió que la luz blanca lleva adentro todos los colores que podemos ver, menos el negro. ¿Por qué el negro no? Porque es la ausencia de color; cuando no hay nada de luz, que todo está oscuro, las cosas siempre las vemos negras.

Entonces nosotros vemos el color de cada cosa porque le llega a ese objeto luz blanca, y el objeto guarda todos los colores menos el suyo. Una manzana reflejará el rojo y se guardará los demás, una hoja blanca refleja toda la luz que le llega y un pedazo de carbón absorbe toda la luz.

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Pero para que nosotros sepamos de qué color es un cuerpo, su luz tiene que llegar a nuestros ojos, que mandan la información al cerebro. Algo curioso de los ojos es que siempre guardan lo que ven por una décima de segundo, que aunque es un tiempo muy corto puede ayudarnos en muchas cosas. Por ejemplo, si esto no pasara no podríamos ver bien las películas ya que estas son una serie de fotos inmóviles, que se ven en movimiento gracias a que el ojo empalma varias imágenes con diferentes posiciones.

Bueno, lo mismo pasa con los colores si pasan muy rápido frente a los ojos; se empalman. Y cuando se empalman todos los colores primarios nuestro cerebro sólo distingue el blanco.

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Conclusion


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