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Instrucciones: lee la información y realiza lo que se te pide.
Examen (En tu cuaderno) una vez contestado le debes tomar una foto y subirlo a la plataforma convertido como archivo PDF con el nombre EXAMEN-TuNombre
1.- ¿Qué es la óptica geométrica?
2.- ¿Qué es reflexión y refracción?
3.- Dibuja la reflexión de los rayos de luz en un espejo plano.
4.- ¿Cómo se propagan las ondas de luz en la óptica geométrica?
Ejercicio 1: Realiza un resumen en tu libreta de la óptica geométrica, tómale foto, pega la foto en Word, conviértelo a PDF y súbelo a la plataforma con el nombre OG_TuNombre
Óptica geométrica: En física, la óptica geométrica es parte de las leyes fenomenológicas de Snell de la reflexión y la refracción. A partir de ellas, basta hacer geometría con los rayos luminosos para la obtención de las fórmulas que corresponden a los espejos, dioptrio y lentes , obteniendo así las leyes que gobiernan los instrumentos ópticos a que estamos acostumbrados.
La óptica geométrica usa la noción de rayo luminoso; es una aproximación del comportamiento que corresponde a las ondas electromagnéticas (la luz) cuando los objetos involucrados son de tamaño mucho mayor que la longitud de onda usada; ello permite despreciar los efectos derivados de la difracción, comportamiento ligado a la naturaleza ondulatoria de la luz.
Esta aproximación es llamada de la Eikonal y permite derivar la óptica geométrica a partir de algunas de las ecuaciones de Maxwell
Postulados de la óptica geométrica
• Las ondas de luz se propagan de manera rectilínea, la cual va perpendicular al frente de onda en cada uno de los puntos.
• La dirección de propagación es representada por una líneas rectas que llamamos rayos.
• Consideramos principalmente luz monocromática, para despreciar los efectos de dispersión de la luz.
• La fuentes de luz son consideras Puntúale
Propagación de la luz
Como se indicó anteriormente, en la óptica geométrica, la luz se propaga como una línea recta a una velocidad aproximada de 3*108 ms-1. La naturaleza ondulatoria de la luz puede ser despreciada debido a que aquí la luz es como un chorro lineal de partículas que pueden colisionar y, dependiendo del medio, se puede conocer cual es su camino a seguir. Estos rayos pueden ser absorbidos, reflejados o desviados siguiendo las leyes de la mecánica.
Reflexión y refracción
El fenómeno más sencillo de esta teoría es la de la reflexión, si pensamos unos minutos en los rayos luminosos que chocan mecánicamente contra una superficie que puede reflejarse. La proporción entre los rayos que chocan y los que salen expedidos está regulada por los ángulos de éstos en relación con una línea perpendicular a la superficie en la que se reflejan. Entonces la ley de reflexión nos dice que el ángulo incidente es igual al ángulo reflejado con la perpendicular al espejo y la luz.:
La segunda ley de la reflexión nos indica que el rayo incidente, el rayo reflejado y la normal con respecto a la superficie reflejada están en el mismo plano.
Ley de Snell
El índice de refracción "n" de un medio viene dado por la siguiente expresión, donde "v" es la velocidad de la luz en ese medio, y "c" la de la luz en el vacío:
Ya que la velocidad de la luz en los materiales depende del índice de refracción, y el índice de refracción depende de la frecuencia de la luz, la luz a diferentes frecuencias viaja a diferentes velocidades a través del mismo material. Esto puede causar distorsión de ondas electromagnéticas que se componen de múltiples frecuencias, llamada dispersión.
Los ángulos de incidencia (i) y de refracción (r) entre dos medios y los índices de refracción están relacionados por la Ley de Snell. Los ángulos se miden con respecto al vector normal a la superficie entre los medios:
Lentes: Las lentes con superficies de radios de curvatura pequeños tienen distancias focales cortas. Una lente con dos superficies convexas siempre refractará los rayos paralelos al eje óptico de forma que converjan en un foco situado en el lado de la lente opuesta al objeto. Una superficie de lente cóncava desvía los rayos incidentes paralelos al eje de forma divergente; a no ser que la segunda superficie sea convexa y tenga una curvatura mayor que la primera, los rayos divergen al salir de la lente, y parecen provenir de un punto situado en el mismo lado de la lente que el objeto. Estas lentes sólo forman imágenes virtuales, reducidas y no invertidas.
Si la distancia del objeto es mayor que la distancia focal, una lente convergente forma una imagen real e invertida. Si el objeto está lo bastante alejado, la imagen será más pequeña que el objeto. Si la distancia del objeto es menor que la distancia focal de la lente, la imagen será virtual, mayor que el objeto y no invertida. En ese caso, el observador estará utilizando la lente como una lupa o microscopio simple. El ángulo que forma en el ojo esta imagen virtual aumentada (es decir, su dimensión angular aparente) es mayor que el ángulo que formaría el objeto si se encontrara a la distancia normal de visión. La relación de estos dos ángulos es la potencia de aumento de la lente. Una lente con una distancia focal más corta crearía una imagen virtual que formaría un ángulo mayor, por lo que su potencia de aumento sería mayor. La potencia de aumento de un sistema óptico indica cuánto parece acercar el objeto al ojo, y es diferente del aumento lateral de una cámara o telescopio, por ejemplo, donde la relación entre las dimensiones reales de la imagen real y las del objeto aumenta según aumenta la distancia focal.
La cantidad de luz que puede admitir una lente aumenta con su diámetro. Como la superficie que ocupa una imagen es proporcional al cuadrado de la distancia focal de la lente, la intensidad luminosa de la superficie de la imagen es directamente proporcional al diámetro de la lente e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia focal. Por ejemplo, la imagen producida por una lente de 3 cm de diámetro y una distancia focal de 20 cm sería cuatro veces menos luminosa que la formada por una lente del mismo diámetro con una distancia focal de 10 cm. La relación entre la distancia focal y el diámetro efectivo de una lente es su relación focal, llamada también número f. Su inversa se conoce como abertura relativa. Dos lentes con la misma abertura relativa tienen la misma luminosidad, independientemente de sus diámetros y distancias focales.
Espejo: es una superficie pulida en la que, después de incidir, la luz se refleja siguiendo las leyes de la reflexión.
Un espejo es un objeto que refleja la luz de tal manera que, para la luz incidente en algún rango de longitudes de onda, la luz reflejada conserva muchas o la mayoría de las características físicas detalladas de la luz original, llamada reflexión especular. Esto es diferente de otros objetos que reflejan la luz que no conservan gran parte de la señal de onda original que no sea el color y la luz reflejada difusa, como la pintura blanca plana o en una superficie pulida.
El tipo de espejo más familiar es el espejo plano, que tiene una superficie plana. Los espejos curvos también se utilizan para producir imágenes aumentadas o disminuidas o para enfocar la luz o simplemente distorsionar la imagen reflejada.
Los espejos se usan comúnmente para el aseo personal o para admirarse a sí mismos (donde también se les llama gafas), para ver el área que se encuentra detrás y a los lados en vehículos motorizados mientras conducen, para la decoración y la arquitectura. Los espejos también se utilizan en aparatos científicos tales como telescopios y láseres, cámaras y maquinaria industrial. La mayoría de los espejos están diseñados para luz visible; sin embargo, también se utilizan espejos diseñados para otras longitudes de onda de radiación electromagnética.
Vasija reflejada en un espejo.
El más sencillo es el espejo plano, en el que un haz de rayos de luz paralelos puede cambiar de dirección completamente en conjunto y continuar siendo un haz de rayos paralelos, pudiendo producir así una imagen virtual de un objeto con el mismo tamaño y forma que el real. La imagen resulta derecha pero invertida en el eje normal al espejo.
También existen espejos curvos que pueden ser cóncavos o convexos. En un espejo cóncavo cuya superficie forma un paraboloide de revolución, todos los rayos que inciden paralelos al eje del espejo, se reflejan pasando por el foco, y los que inciden pasando por el foco, se reflejan paralelos al eje.
Los espejos son objetos que reflejan casi toda la luz que choca contra su superficie, debido a este fenómeno podemos observar nuestra imagen en ellos. Los espejos en realidad son cristales que contienen detrás una capa de aluminio (o de otro material, pero es más fácil de aluminio) y reflejan el contenido expresado frente a él.
https://es.wikipedia.org/wiki/OpticaGeometricaGT
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