optica final[1]

ÓPTICA

Profesor: Michael CabanillasF61

INTRODUCCIONINTRODUCCIONDefiniciónDefiniciónNaturaleza de la luzNaturaleza de la luz

ÓPTICA GEOMÉTRICAÓPTICA GEOMÉTRICAReflexión de la luzReflexión de la luzEspejosEspejosRefracción de la luzRefracción de la luzLentesLentes

OPTICA ONDULATORIAOPTICA ONDULATORIADifracción de la luzDifracción de la luzInterferencia de la luzInterferencia de la luzPolarización del la luz Polarización del la luz

Agenda

PROBLEMASPROBLEMAS

INTRODUCCIÓN

Sabemos que para poder observar los objetos que se encuentran en nuestro alrededor, hacemos uso del sentido de la vista y para ello necesitamos de la luz; ésta al iluminar dichos objetos se refleja y luego es captada por uno de nuestros órganos: el ojo.

Si interrumpimos el paso de la luz (hacemos sombra); dicha región no podrán ser captadas por nuestra vista; podemos notarlo también en los eclipses de luna y de sol de la cual un cuerpo interrumpe el paso de la luz solar y no llega a nuestra vista.

EJEMPLOS

LA OPTICA

• Es la rama de la física, que se encarga de estudiar el comportamiento de la luz, sus características y propiedades y como ocurre su propagación a través de las sustancias.

Gracias a la óptica podemos comprender diversos fenómenos ópticos, como por ejemplo: debido a la reflexión de la luz, se forman las imágenes en un espejo,

por refracción de la luz, en el microscopio y la lupa se puede obtener una imagen aumentada de objetos pequeños incluso macroscópicos hasta unas 2000 veces.

LA OPTICA

NATURALEZA DE LA LUZ

TEORIA CORPUSCULAR:

Sustentada por Isaac Newton en el año 1668; donde indicaba que la luz estaba constituida por un chorro de partículas o corpúsculos emitidos por lo cuerpo luminosos en todas direcciones.


TEORIA ONDULATORIASustentada por Christian Huygens En el año 1678; donde indicaba que la luz se propaga mediante ondas mecánicas emitidas por un foco luminoso, para propagarse necesitaba un medio material de gran elasticidad, impalpable que todo lo llena, incluyendo el vacío, puesto que la luz también se propaga en él. A este medio se le llamó éter.


TEORIA ACTUAL

En la actualidad se admite que la luz es una radiación electromagnética que tiene comportamiento dual, de onda y corpúsculo. Así unas veces manifiesta su naturaleza ondulatoria( en lo fenómenos de propagación) y en otras su naturaleza corpuscular ( en las interacciones con los cuerpos físicos)

• Nosotros podemos observar los objetos gracias a que la luz que incide en ellos rebota y llega a nuestros ojos, de esta manera podemos percibir su presencia.

REFLEXIÓN DE LA LUZ

LEYES DE LA REFLEXIÓN DE LA LUZ

• El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal a la superficie del cuerpo; están contenidos en un mismo plano.

• El ángulo de incidencia (i) y el ángulo de reflexión son de igual medida.:

i=r

• Reflexión regular: se da cuando un haz de rayos paralelos inciden en una superficie reflectora plana y pulimentada, los rayos reflejados son paralelos entre sí.

• Si la superficie reflectante es áspera, los rayos reflejados no serán paralelo entre sí y la reflexión se denomina reflexión irregular o difusa

TIPOS DE REFLEXIÓN

ESPEJOS

ESPEJOS PLANOS

Son aquellas superficies planas perfectamente reflectoras. En este tipo de espejo se produce la reflexión regular.

CARACTERISTICAS

· La imagen formada en un espejo plano es virtual (los rayos reflejados parecen provenir del punto imagen, pero no pasan realmente por dicho punto; sólo lo hacen sus prolongaciones).

· La imagen formada en un espejo plano es del mismo tamaño que el objeto.· La imagen formada presenta inversión lateral (derecha – izquierda).

ESPEJOS

ESPEJOS ESFERICOSSon casquetes esféricos cuya superficie interna o externa es reflectante. Para que se puedan formar imágenes nítidas es necesario que el ángulo de abertura a sea pequeño (a menor a 20°)

ESPEJOS CÓNCAVO O CONVERGENTE

Se caracteriza porque los rayos paralelos que inciden en su cara reflectora se reflejan convergiendo o interceptándose en un punto llamado foco (f).

ESPEJOS CONVEXO O DIVERGENTE

Se caracteriza porque los rayos paralelos que inciden en su cara reflectora se reflejan divergiendo es decir se alejan entre sí Las prolongaciones de los rayos reflejados se cortan en un punto llamado foco (f).

CONSIDERACIONES PREVIAS:

•TERMINOLOGÍA

•CENTRO DE CURVATURA

•VÉRTICE

•EJE ÓPTICO

•RADIO DE CURVATURA

•FOCO

•DISTANCIA FOCAL

Formación de imágenes en espejos esféricos


•TERMINOLOGÍA



•VÉRTICE – CENTRO DEL ESPEJO

•EJE ÓPTICO

•FOCO

•DISTANCIA FOCAL

CENTRO DE CURVATURA: CENTRO DE LA SUPERFICIE ESFÉRICA QUE CONSTITUYE EL

ESPEJO (C)

RADIO DE CURVATURA: DISTANCIA ENTRE EL

CENTRO Y CUALQUIER PUNTO DEL ESPEJO (R)

C

R



•TERMINOLOGÍA




•EJE ÓPTICO

•FOCO

•DISTANCIA FOCAL

VÉRTICE – CENTRO DEL ESPEJO: SE TOMA COMO ORIGEN DEL

SISTEMA DE COORDENADAS (O)

OC



•TERMINOLOGÍA




•EJE ÓPTICO

•FOCO

•DISTANCIA FOCAL

EJE ÓPTICO – RECTA QUE UNE EN CENTRO DE CURVATURA Y EL CENTRO DE ESPEJO

OC



•TERMINOLOGÍA




•EJE ÓPTICO

•FOCO

•DISTANCIA FOCALRAYOS PARAXIALES: RAYOS PARALELOS AL EJE

CERCANOS AL MISMO

FOCO – PUNTO POR EL QUE PASAN LOS RAYOS PARAXIALES

OC F

DISTANCIA FOCAL DISTANCIA DEL VÉRTICE AL FOCO

f=R/2


OC F

CRITERIO DE PROPAGACIÓN DE LOS RAYOS

•RECTILÍNEA

•SENTIDO: DE IZQUIERDA A DERECHA

CRITERIO DE SIGNOS:

SOBRE EL EJE OX(ÓPTICO):

•POSITIVAS DISTANCIAS A LA DERECHA DEL VÉRTICE O CENTRO DEL ESPEJO

•NEGATIVAS A LA IZQUIERDA

SOBRE EL EJE OY(PERPENDICULAR AL ÓPTICO) – TAMAÑO (Y)

•POSITIVAS POR ENCIMA DEL EJE ÓPTICO

•NEGATIVAS POR DEBAJO DEL EJE ÓPTICO

+-+

-

OY


OC F

O CF

FOCO – IZQUIERDA DEL ORIGEN

UNIÓN DE LOS RAYOS REFLEJADOS

DISTANCIA FOCAL f<0

FOCO – DERECHA DEL ORIGEN

UNIÓN DE LAS PROLONGACIONES

DE LOS RAY0S REFLEJADOS

DISTANCIA FOCAL f>0


OC F

TRAZADO GEOMÉTRICO DE RAYOS:

RAYO1 – PARALELO AL EJE ÓPTICO REFLEXIÓN PASA POR EL FOCO.

RAYO2 – PASA POR EL CENTRO DE CURVATURA REFLEXIÓN CON LA MISMA DIRECCIÓN QUE INICIDE (SENTIDO CONTRARIO)

RAYO3- PASA POR EL FOCO REFLEXIÓN PARALELA AL EJE ÓPTICO(LEY DE RECIPROCIDAD)


TRAZADO GEOMÉTRICO DE RAYOS:

USAMOS LAS PROLONGACIONES DE LOS RAYOS REFLEJADOS PARA VER DONDE SE CORTAN

O CF


O CF

NOTACIÓN

ho- ALTURA DEL OBJETO

hi- ALTURA DE LA IMAGEN

o – DISTANCIA DEL OBJETO AL VÉRTICE DEL ESPEJO

i– DISTANCIA DE LA IMAGEN AL VÉRTICE DEL ESPEJO

f – DISTANCIA FOCAL

o i

hohi

fOBJETIVO:

MÉTODO MATEMÁTICO QUE NOS PERMITA CALCULAR EL TAMAÑO Y LA POSICIÓN DE LA IMAGEN FORMADA, CON LOS DATOS DEL ESPEJO.

O CF

o i

ho

hi

A

A’

B B’

SEMEJANZA DE TRIÁNGULOS

BAO B’A’O

PROPORCIONALIDAD ENTRE LADOS

oi

hohi

oi

OBOB

hohi

ABBA

'''

CADA MAGNITUD CON SU SIGNO

INVERTIDA IMAGEN -- NEGATIVO ESA SI

OBJETOIMAGENLA 1A

NATURAL TAMAÑO 1A

OBJETO ELIMAGENLA 1A

IMAGENLA DE AUMENTO

oi

hohi

Af

O CF

o i

ho hi

A

A’

B B’

SEMEJANZA DE TRIÁNGULOS

NMF B’A’F

APROXIAMCIÓN DE RAYOS PRÓXIMOS AL EJE ÓPTICO(PARAXIAL)

PROPORCIONALIDAD ENTRE LADOS

f

M

N

ESPEJOS LOS DE ECUACIÓN 111

11(-o)1

i TODO DIVIDOy )(

'''

fio

fi

fif

oi

fif

hohi

fif

NFFB

hohi

MNBA

EN FUNCIÓN DE LA DISTANCIA HORIZONTAL A LA QUE SITUAMOS EL OBJETO CON RESPECTO AL VÉRTICE DEL ESPEJO

OC FAPROXIMACIÓN DEL OBJETO AL ESPEJO

o –DISTANCIA HORIZONTAL DEL OBJETO AL VÉRITCE DEL ESPEJO

•FASE(I) o>R

•FASE(II) o=R

•FASE(III) R>o>f

•FASE(IV) o=f

•FASE(V) o<f

I II III IV V

ANALIZAR:

TIPO DE IMAGEN

AUMENTO

INVERSIÓN

OC F

I

ANALIZAR:

TIPO DE IMAGEN : REAL

AUMENTO : REDUCIDA

INVERSIÓN : SI

INVERTIDA EREDUCIDA IMAGEN 49,06,029,0

oi

- Aumento

)(izquierda 2929,0

34,3)66,1(5)6,0(

1)2,0(

1i1

60cm aimagen e 20cm a foco :ejemploPor

NEGATIVA iNEGATIVAS f y o

fRo

ESPEJOS LOS DE ECUACIÓN o1

- 11

cmi

fi

OC F

II

ANALIZAR:


AUMENTO : TAMAÑO NATURAL

INVERSIÓN : SI

INVERTIDA E NATURAL TAMAÑO IMAGEN 14,04,0

oi

- Aumento

OBJETO EL QUE POSICIÓNMISMA )(izquierda 404,0

5,2)5,2(5)4,0(

1)2,0(

1i1



f2Ro


11

cmi

if

OC F

III

ANALIZAR:


AUMENTO : AUMENTO

INVERSIÓN : SI

INVERTIDA EAUMENTADA IMAGEN 425,01

oi

- Aumento

)(izquierda 1000,1

1)4(5)25,0(

1)2,0(

1i1



fR


11

cmi

o

if

OC F

IV

ANALIZAR:

TIPO DE IMAGEN : BORROSA

AUMENTO : INFINITO

INVERSIÓN : SI

BORROSA IMAGEN 2,0o

i- Aumento

0)5(5)2,0(

1)2,0(

1i1



f


11

INFINITOi

o

if

OC F

V

ANALIZAR:

TIPO DE IMAGEN : VIRTUAL

AUMENTO : AUMENTO

INVERSIÓN : NO

DERECHA YAUMENTADA IMAGEN 21,0

2,0oi

- Aumento

DERECHALA A 202,0

5)10(5)1,0(

1)2,0(

1i1


POSITIVA S'NEGATIVAS f y o

f


11

cmi

o

if

O CF

DERECHA YREDUCIDA IMAGEN 5,02,0

1,0oi

- Aumento

DERECHALA A 101,0

10)5(5)2,0(

1)2,0(

1i1


POSITIVA SIEMPRE iPOSITIVA f

NEGATIVA o


11

cmi

if

ANALIZAR:

TIPO DE IMAGEN : VIRTUAL

AUMENTO : REDUCCIÓN

INVERSIÓN : NO

optica final[1]

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