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Óptica La Óptica se encarga de estudiar el comportamiento de la luz. Es, también, una de las ramas más antiguas: los fenómenos de reflexión y refracción se conocen desde la antigüedad, y genios como Newton dedicaron grandes esfuerzos a su estudio. la óptica es la rama de la física que analiza las características y las propiedades de la luz, estudiando cómo se comporta y se manifiesta. La reflexión (la modificación que se produce en el rumbo de un rayo en la superficie que separa a dos medios, lo que hace que vuelva al punto de partida), la refracción (la alteración de dirección cuando el rayo deja un medio y pasa a otro) y la difracción (la curva aparente y la separación de la luz cuando ésta se topa con alguna barrera) son algunos de los fenómenos estudiados por la óptica.

Óptica física Si no considerásemos la luz como una onda electromagnética, nos sería imposible explicar los fenómenos de interferencia, dispersión, difracción y la polarización de la luz. La parte de la Óptica que estudia estos fenómenos se denomina Óptica Física. Hemos dicho que la luz es una onda electromagnética. ¿Cómo es que no observamos, un fenómeno característico de las ondas, como es la interferencia?, ¿Cuál es la causa de que al encender dos bombillas de luz no aparezca el diagrama de máximos y mínimos característicos de este Fenómeno? Si recordamos las ondas mecánicas, advertiremos que una de las condiciones fundamentales para que se produzca un diagrama de interferencias es que las fuentes de donde proceden las ondas sean coherentes, esto es, que emitan en fase o que su diferencia de fase sea constante; de no ocurrir esto, las líneas nodales del diagrama se desplazarían continuamente y no llegaría a observarse el diagrama, ya que el ojo humano es incapaz de seguir estas fluctuaciones. La energía radiante tiene una naturaleza dual, y obedece a leyes que pueden explicarse a partir de una corriente de partículas o paquetes de energía, los llamados fotones, o a partir de un tren de ondas transversales (Movimiento ondulatorio). El concepto de fotón se emplea para explicar las


interacciones de la luz con la materia que producen un cambio en la forma de energía, como ocurre con el efecto fotoeléctrico o la luminiscencia. El concepto de onda suele emplearse para explicar la propagación de la luz y algunos de los fenómenos de formación de imágenes. En las ondas de luz, como en todas las ondas electromagnéticas, existen campos eléctricos y magnéticos en cada punto del espacio, que fluctúan con rapidez. Como estos campos tienen, además de una magnitud,una dirección determinada, son cantidades vectoriales. Los campos eléctrico y magnético son perpendiculares entre sí y también perpendiculares a la dirección de propagación de la onda. La onda luminosa más sencilla es una onda senoidal pura, llamada así porque una gráfica de la intensidad del campo eléctrico o magnético trazada en cualquier momento a lo largo de la dirección de propagación sería la gráfica de un seno.

La luz visible es sólo una pequeña parte del espectro electromagnético. En el espectro visible, las diferencias en longitud de onda se manifiestan como diferencias de color. El rango visible va desde, aproximadamente, 350 nm (nanómetros) el violeta hasta unos 760 nm el rojo, (1 mm = 1.000.000 nanómetros). La luz blanca es una mezcla de todas las longitudes de onda visibles. La velocidad de la luz en las sustancias materiales es menor que en el vacío, y varía para las distintas longitudes de onda; este efecto se denomina dispersión. La relación entre la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad de una longitud de onda determinada en una sustancia se conoce como índice de refracción de la sustancia para dicha longitud de onda. El índice de refracción del aire es 1,00029 y apenas varía con la longitud de onda. En la mayoría de las aplicaciones resulta suficientemente preciso considerar que es igual a 1.


OPTICA GEOMETRICA El estudio de las imágenes, producidas por refracción o por reflexión de la luz se llama óptica geométrica. La óptica geométrica se ocupa de las trayectorias de los rayos luminosos, despreciando los efectos de la luz como movimiento ondulatorio, como las interferencias. Estos efectos se pueden despreciar cuando el tamaño la longitud de onda es muy pequeña en comparación de los objetos que la luz encuentra a su paso. Para estudiar la posición de una imagen con respecto a un objeto se utilizan las siguientes definiciones: •Eje óptico. Eje de abscisas perpendicular al plano refractor. El sentido positivo se toma a la derecha al plano refractor, que es el sentido de avance de la luz. •Espacio objeto. Espacio que queda a la izquierda del dioptrio. •Espacio imagen. Espacio que queda a la derecha del dioptrio. •Imagen real e imagen virtual. A pesar del carácter ficticio de una imagen se dice que una imagen es real si está formada por dos rayos refractados convergentes. Una imagen real se debe observar en una pantalla. Se dice que es virtual si se toma por las prolongaciones de dos rayos refractados divergentes.


Dos puntos interesantes del eje óptico son el foco objeto y el foco imagen: •Foco objeto. Punto F del eje óptico cuya imagen se encuentra en el infinito del espacio imagen. •Foco imagen. Punto F´ del eje óptico que es la imagen de un punto del infinito del espacio objeto. La construcción de imágenes es muy sencilla si se utilizan los rayos principales: •Rayo paralelo: Rayo paralelo al eje óptico que parte de la parte superior del objeto. Después de refractarse pasa por el foco imagen. •Rayo focal: Rayo que parte de la parte superior del objeto y pasa por el foco objeto, con lo cual se refracta de manera que sale paralelo. Después de refractarse pasa por el foco imagen. •Rayo radial: Rayo que parte de la parte superior del objeto y está dirigido hacia el centro de curvatura del dioptrio. Este rayo no se refracta y continúa en la mismas dirección ya que el ángulo de incidencia es igual a cero. ESPEJOS PLANOS La luz se refleja no solamente en los límites entre dos sustancias transparentes, sino cualquier cuerpo refleja luz en menor o mayor grado. El espejo plano es un ejemplo de la superficie que refleja la mayor parte de la luz incidente sobre el. El espejo cuya superficie plateada está bien pulimentada puede reflejar hasta 96% de la luz que incide sobre ella. El cuerpo luminoso, o un cuerpo iluminado es un conjunto de puntos luminosos. Estos puntos se puede considerar como fuentes puntuales de luz. Los haces provenientes de estos fuentes luminosos inciden sobre el sistema óptico. La mayor parte de los sistemas ópticos contienen varios elementos: que son espejos y lentes. Si sobre el elemento del sistema incide un haz de los rayos luminosos divergentes el punto objeto de donde provienen la luz se llama objeto real; si el haz es convergente el punto objeto se llama objeto virtual. Cualquier cuerpo luminoso es la fuente de los rayos divergentes y, por lo tanto, es un objeto real.


En casos como éste se dice que la imagen es virtual. Sin embargo, la reflexión en el espejo plano no invierte la posición del objeto. Se trata entonces de una imagen directa. En resumen, la imagen formada en un espejo plano es virtual, directa y de igual tamaño que el objeto. Es la región del espacio visible desde un punto dado gracias a un espejo. El mismo queda determinado por los rayos reflejados provenientes de los dirigidos a la periferia del espejo. CUALIDADES DEL SONIDO sonido a la sensación producida en el órgano del oído por el movimiento vibratorio de los cuerpos, transmitido por un medio elástico, como el aire.

Los sonidos pueden distinguirse entre sí por una serie de cualidades que permiten su caracterización. Esta percepción es subjetiva, pero puede hacerse objetiva encontrando la relación de estas cualidades con magnitudes físicas características del sonido. Las tres cualidades del sonido que se distinguen son las siguientes: Cualidad

Propiedad relacionada

física

Rango

Intensidad

Amplitud de la onda

Fuerte a débil

Tono

Frecuencia de la onda

Agudo a grave

Timbre

Forma de la onda

Fuente emisora del sonido

La primera propiedad precisa de un apartado propio y la verás en el punto 3.1. Ahora vas a estudiar algo más sobre el tono y el timbre de un sonido. La vibración de una cuerda de violín produce un sonido mucho más agudo que cuando vibra una cuerda de violonchelo. Igualmente la voz masculina suele ser bastante más grave que la femenina. Pero ¿qué quiere decirse con estas palabras? La respuesta es la diferencia de tono entre ambos sonidos. En términos musicales también se denomina altura a esta propiedad del sonido.


Óptica  

la optica en general

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