02 Ene
CONCEPTOS Básicos -Sistema óptico:
conjunto de superficies que separan medios con distinto índice de refracción. –
Objeto
Fuente de la que proceden los rayos luminosos propios o reflejados. –
Imagen
Figura formada por el conjunto de puntos donde convergen los rayos luminosos después de interaccionar con el sistema óptico.
Puede ser real o virtual. La imagen es real cuando los rayos convergen después de reflejarse o refractarse en el sistema óptico. La imagen es virtual si los rayos divergen después de su interacción con el sistema. –
Sistema estigmático
Un sistema óptico es estigmático cuando a cada punto objeto le corresponde un único punto imagen. –
Vértice
Punto de corte de una superficie con el eje óptico. –
Foco imagen: punto donde se cortan los rayos procedentes del infinito después de interaccionar con el sistema. –
Foco objeto
Punto del que proceden los rayos que salen paralelos al eje óptico después de interaccionar con el sistema.
–
Distancias focales f1 y f2
Distancia de cada foco al vértice.
Distancias objeto e imagen s1 y s2:
distancias respectivas del objeto y de la imagen al vértice.
-Criterio de signos:
por convenio las distancias se toman positivas a la derecha del sistema óptico y por encima del eje óptico y negativas a la izquierda y por -debajo. –
Construcción gráfica de la imagen
Se trazan al menos dos de los siguientes rayos:
1
Un rayo que partiendo del objeto llegue, paralelo al eje óptico, al sistema. Pasará después por el foco imagen
. 2
Un rayo procedente del foco objeto sale paralelo al eje óptico después de interaccionar con el sistema.
3Un rayo que incide perpendicularmente en el sistema óptico no desvía su dirección. En superficies curvas pasará por el centro de curvatura.
Espejos
Superficies opacas y pulimentadas que reflejan la mayor parte de la luz que incide sobre ellos. Se cumple la ley de reflexión.
-Esféricos
Se consideran sistemas estigmáticos sólo para rayos paraaxiales.
-Planos
Podemos utilizar las mismas ecuaciones que en los esféricos, considerando un radio de curvatura infinito, por lo que el foco está también en el infinito.
Lentes delgadas
Una lente es un sistema óptico formado por dos superficies refractoras, de las que al menos una está curvada. Si su grosor es despreciable frente al radio de curvatura y a las distancias objeto e imagen, se llama lente delgada. Se dividen en:
Convexas o convergentes
Son más gruesas por su parte central y hacen converger los rayos que las atraviesan.
Cóncavas o divergentes
Son más delgadas por su parte central, lo que provoca la divergencia de los rayos que las atraviesan.
Instrumentos ópticos Lupa
Es una lente convergente de pequeña distancia focal. Si el objeto se coloca entre la lente y el foco, la imagen es virtual, derecha y aumentada.
Microscopio
Dos lentes convergentes llamadas objetivo y ocular. La distancia focal del objetivo es menor que la del ocular. La imagen final es virtual, aumentada e invertida.
Telescopio
La imagen de un objeto muy alejado se forma en el foco imagen del objetivo que siempre es una lente. Se procura que el foco objeto del ocular esté muy cerca, con lo que resulta una lejana imagen virtual, aumentada e invertida.
Cámara fotográfica:
Formada por el objetivo (lente convergente), cámara oscura y película. Se obtiene una imagen real que se debe formar en la película. Para ello, según la posición del objeto, se varía la posición del objetivo. Se puede también variar la distancia focal (zoom). La imagen es real, menor e invertida.
Proyector
Consta de una lente convergente y forma imágenes reales, aumentadas e invertidas. Se puede devolver la imagen al otro lado con espejos
Controversia sobre la naturaleza de la luz
Naturaleza corpuscular (Newton):
La luz está compuesta por diminutas partículas que se propagan en línea recta.
Explica la reflexión, como choques elásticos de las partículas luminosas con las superficies reflectoras.
Explica la refracción indicando que la atracción por el medio más denso aumenta la componente normal de la velocidad.
No explica otros fenómenos como interferencias o difracción.
Naturaleza ondulatoria:
La luz se propaga mediante ondas mecánicas, análogas al sonido, por un medio muy especial denominado éter.
Huygens explica, admitiendo naturaleza ondulatoria, la reflexión y la refracción y concluye que la velocidad es menor en el agua que en el aire.
Young explica las interferencias luminosas como superposición de ondas.
Fresnel explica la difracción.
Foucault mide la velocidad de la luz en medios más densos que el aire.
Maxwell llega a la conclusión de que la luz es una onda electromagnética.
Naturaleza dual:
Para explicar el efecto fotoeléctrico, Einstein supone que la luz está formada por unas partículas muy peculiares a las que denomina “fotones”. En cierta manera es una vuelta al modelo corpuscular.
Es imprescindible, sin embargo, mantener el modelo ondulatorio para explicar las interferencias y la difracción.
Actualmente hay que admitir que la luz tiene un comportamiento dual.
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