ºbs3rvªci0n3s S!mpl3s de lª luZ

La óptica es la rama de la física que estudia el cimportamiento de la luz, sus caractrísticas y sus manifestaciones.

*Reflexión y refracción: Este es uno de los fenómenos ópticos más sencillos. Si nosotros encendiéramos una linterna apuntándole a una superficie pulida (espejo) veríamos como el haz de luz producido por la linterna rebota y vuelve dirigiéndose por ejemplo; hacia una pared.

Entonces tomando una recta de referencia normal (N) perpendicular al espejo tenemos un rayo incidente (el proveniente de la linterna) y un rayo reflejado (el proveniente del espejo). Sobre este fenómeno rigen dos leyes:

1º Tanto el rayo incidente como el rayo reflejado y la recta N pertenecen al mismo plano.

2º El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión (i=r). De este modo se deduce fácilmente que si el rayo incidente coincide con la recta N este rebota sobre sí mismo, ya que ambos ángulos tienen 0º.

*Interferencia y difracción: Hook también observó la presenciaq de luz en la sombra geométrica debido a la difracción, fenómeno que ya había sido descubierto por Francesco Maria Grimaldi. Hook pensaba que la luz consistía en vibraciones propagadas instantáneamente a gran velocidad y creía que un medio homogéneo cada vibración generaba una esfera que crece de forma regular.



Sin embargo, los estudios que aclararon las propiedades de colores fueron desarrollados por Newton que descubrió en 1666 que la luz blanca puede dividirse en sus colores componentes mediante un prisma y encontró que cada color puro se carcateriza por una refractibilidad específica. Las dificultades qjue la teoría ondulatoria se encontraba para explicar la propagación rectilinea de la luz y la polarización llevaron a Newton a inclinarse por la teoría corpuscular, que supone que la luz se propaga desde los cuerpos luminosos en forma de partículas.










*Propagación rectilinea de la luz: El hecho de que la luz se propaga en línea recta es muy facilmente comprobable, solo vasta con encender una linterna y ver como el haz de luz viaja a través de una línea recta.

Es decir dedica al estudio de la luz como si fueran rayos rectilíneos sin tener en cuenta ni su naturaleza ni su velocidad.

La consecuencia del hecho de tomar a la luz en estos sentidos no es ni más ni menos que la formación de sombras y penumbras y la formación de estos dependen del tipo de fuente luminosa.







*Fuente luminosa puntual: Es aquella que supone por consiguiente cualquier cuerpo opaco colocado entre la misma y una pantalla, además de quedar en sombra parte del cuerpo, formará en la pantalla una sombra de igual forma al cuerpo y tamaño porporcional a las distancias existentes entre las tres.

*Fuente no puntual extensa: Es aquella que tiene dimensiones geométricas a considerar. Ahora gracias a que la fuente no es solo un punto, es un cuerpo con dimensiones a tener en cuenta, cuando colocamos por ejemplo; una esfera entre pantalla y fuente se nos forman dos conos uno que tiene por genetrices a los rayos tangentes exteriores y otro que tiene por generaltrices a los rayos tangentes interiores.


*Cámara Oscura: este es el funadamento de la camara fotografíca si en un caja cerrada hacemos un orificio pequeño y colocamos un cuerpo luminoso por delante dentro de la caja aparecerá la imagen del mismo invertida. Teniendo en cuenta la propagación rectilínea de la luz y siendo un orifico pequeño los rayos que llegan a este son oblicuos entonces como la luz no dobla, sigue su recorrido rectilíneo formando una imagen invertida.




*Aberracion: consta de la reflexión de un sistema de focos conjugados a partir de un punto. La aberración puede corregirse utilizando espejos parabólicos ya que estos son aplanéticos en diferentes condiciones (colocando la fuente luminosa en el foco o bastante lejos) o utilizando una lente que luego veremos su funcionamiento.

Histºriª de lª nªturªleza de lª luZ

Diferentes teorías se han ido desarrollando para interpretar la naturaleza hasta llegar al conocimiento actual. Las primeras aportaciones conocidas son las de Lepucio (450 a.c.), que consideraban imágenes, algo así como halos oscuros, que eran captados por los ojos.

Pasarían nada más que trece siglos antes de que el árabe Ajasen Basora (965-1039) opinara que la luz era un proyectil que provenía del sol, rebotaba en los objetos y de éstos al ojo.

*Modelo Corpuscular:

A finales del siglo XVI, con le uso de lentes e instrumentos ópticos, empezaron a observar, analizar y experimentar los fenómenos luminosos, siendo el holandés Willebrod Snell, en 1620, quién descubrió de manera experimental la Ley de Refracción, aunque no fue conocida.

En 1638 , René Descartes (1596-1650) publico su tratado "Optica". Descartes fue el primer gran defensor de la teoría Corpuscular. Explicó claramente el fenómeno de reflexión, pero tuvo alguna dificultad con la refracción.

En 1672, Newton envió una breve exposición de su teoría de los colores a la Royal society de Londres. En 1704, público su obra Óptica, en la cual expreso; la velocidad de la luz aumentaría en los medios de mayor densidad, lo cual contradice los resultados de los experimentos realizados años despues.
Esta explicación, obligo al abandono de la teoría corpuscular para adaptar el modelo ondulatorio.

*Modelo Ondulatorio:

En el año de 1678, Christian Huygens, describe y explica lo que hoy se considera las leyes de reflexión y refracción.

En aquella epoca, la teoría de Huygens no fue muy considerada, dado al prestigio que alcanzó Newton. Páso más de un siglo para que fuera tomada en cuneta La Teoría Ondulatoria de la luz.

Ahora bien, la colaboración de August Fresnel para el rescate de la teoría ondulatoria de la luz estuvo dada por el aporte matematico que le dio rigor a las ideas propuestas por Young.

En su trabajo, Fresnel explica una multiplicidad de fenómenos manifestados por la polarizidad.

Sobre la naturaleza de la luz, engendraron aspiraciones de mayores conocimientos sobre la luz. Entre ellas se encuentra la de lograr medri la velocidad de la luz con mayor exactitud que la permitida por las observaciones astronómicas.

En 1670, Olaf Roemer realizo sus primeros cálculos cuando la tierra se encontraba entre el sol y Jupiter; asi pudo calcular la velocidad de la luz.
Entonces la velocidad de la luz sería de 298,300 km/seg.

En 1849, el físico frances Fizeau, logro medir la velocidad de la luz con una experiencia hecha en la tierra. Su experimento consistio en enviar un rayo de luz, por entre el camino recorrido por la luz en su ida y vuelta y las resoluciones de la rueda dentada, con esto claculo la velocidad de la luz.

V= 313.274 Km/seg.

León Foucault y casi simultaneamente Fizeau, hayaron en 1850 un método el cual consitioa en enviar un haz de luz sobre un espejo giratorio haciendole una lámina de vidrio semitransparente y semireflectoria.
Con este método se obtuvo que

V= 296.680 km/seg.

*Modelo Electromagnético:

En 1865, James Clerk Maxwell, dio descubriemientos sobre la relación entre campos electricos y magnéticos que había realizado el genial autodidacta Michael Faraday. En al descripción que hace de su propuesta, Marwell propugna que cada cambio del campo elétrico egendra un campo magnético, e inversamente cada variación del campo magnético origina uno elétrico.

En 1888, Hertz logró producir ondas por medio exclusivamente elétrico, y a su vez, demostrar que estas ondas poseen todas las características de la luz visible, con la unica diferencia de que las longitudes de sus ondas son manifestadamente mayores.

*Dilema actual:

Hoy en dia no se sabe ciertamente cual es la naturaleza de la luz. Ambos modelos tanto el electromagnético como el cuantico, que plantea la existencia de los fotones de Einstein, coexisten en un marco de incertidumbre.
La mecánica cuántica despues de las leyes de Newton es la mejor teoría experimental probada.

¿Pºrque se cºmportª comº onda y pªrticulª lª luz?

La luz no se comporta a veces como onda y a veces como partícula. La luz es siempre luz y se comporta como tal. Lo que se quiere decir es que en ocasiones podemos explicar el comportamiento de la luz si suponemos que es una onda y, otras veces, si suponemos que es una partícula.

FoRmªc!On De SomBrªs, UmBrªs, PeNumBrªs

Sombra: Es una región oscuridad donde la luz es obstaculizada. Una sombra ocupa todo el espacio de atrás de un objeto opaco con una fuente de luz frente a él.



Umbra: Es la parte más oscura de una sombra. Dentro de la umbra la fuente de luz es completamente bloqueada por el objeto que causa la sombra.





Penumbra: La penumbra es donde la fuente luminica es solo bloqueada parcialmente.

D3fiNiCion3s

Flujo Luminoso:
Es la medida de la potencia luminosa percibida. Es la suma ponderada de la potencia en todas las longitudes de onda del espectro visible.





Intensidad Luminosa:



*Cantidad de flujo que emite una fuente por unidad de ángulo sólido.



*La intensidad luminosa se puede definir a partir de la magnitud rediométrica de la intensidad radiante sin más que ponderar cada longitud de onda por la curva de sensibilidad del ojo.





Iluminación:

*Fenomeno producido al llenar a un objeto o lugar de luz.


*Densidad inicdental de un flujo luminoso sobre una superficie, expreado en lúmenes por unidad de superficie.

¿Por que la luz se refleja?

La luz se refleja, porque es una onda cuando encuentra un material con distinta velocidad de propagación una parte se refleja y otra se transmite (se refracta).

Cuando pasa de un medio a otro, la onda cumple unas condiciones llamadas contorno.

Tipos de Reflexión

Reflexión Difusa:

Dipersación de la luz tras insidir sobre una superficie irregular (rugosa) o su transmisión a tráves de un medio traslucido o no transparente.

Reflexión Especular:

*Es donde hay una superficie, donde se refleja la luz es perfectamente lisa (espejos, agua en calma) y todos los rayos reflejados salen en la misma direccion.

*Es la reflexión de la luz de una superficie donde la reflexión incidente se refleja (solamente) en un ángulo igual al ángulo de incidencia.