la luz y las ondas electromagnéticas

Federico A. Vázquez DomínguezFederico A. Vázquez Domínguez 11

LA LUZ Y LAS ONDAS LA LUZ Y LAS ONDAS ELECTROMAGNÉTICASELECTROMAGNÉTICAS

Tema 4 Física 2º BachileratoTema 4 Física 2º Bachilerato


ÓPTICA GEOMÉTRICA ÓPTICA GEOMÉTRICA

ÓPTICA ÓPTICA Rama de la Física que estudia Rama de la Física que estudia los fenómenos relacionados con la LUZlos fenómenos relacionados con la LUZ

ÓPTICA GEOMÉTRICA ÓPTICA GEOMÉTRICA Parte de la Óptica Parte de la Óptica que a partir de la leyes de la reflexión y de que a partir de la leyes de la reflexión y de la refracción, y mediante representaciones la refracción, y mediante representaciones geométricas, estudia los cambios de geométricas, estudia los cambios de dirección que experimentan los rayos dirección que experimentan los rayos luminosos.luminosos.


Supuestos básicos de la Óptica geométricaSupuestos básicos de la Óptica geométrica

La luz se propaga en línea recta en los medios homogéneos La luz se propaga en línea recta en los medios homogéneos e isótropos.e isótropos.Los rayos luminosos son reversibles.Los rayos luminosos son reversibles.Se cumplen las leyes de la reflexión y de la refracción.Se cumplen las leyes de la reflexión y de la refracción.

Podemos determinar:Podemos determinar:

– el trayecto seguido por la luz a través de diferentes el trayecto seguido por la luz a través de diferentes instrumentos ópticos (lupa, microscopio, telescopio, etc).instrumentos ópticos (lupa, microscopio, telescopio, etc).

– La forma, el tamaño y la posición de las imágenes La forma, el tamaño y la posición de las imágenes obtenidas por medio de dichos instrumentos ópticos.obtenidas por medio de dichos instrumentos ópticos.


Sistema ópticoSistema ópticoSistema físico formado por una sucesión de Sistema físico formado por una sucesión de medios de propagación de la luz (medios ópticos). medios de propagación de la luz (medios ópticos).

El sistema mas sencillo es el El sistema mas sencillo es el DIOPTRIODIOPTRIO, que es la , que es la superficie de separación entre dos medios de superficie de separación entre dos medios de índices de refracción distintos.índices de refracción distintos.– Si la superficie es plana, se denomina Si la superficie es plana, se denomina dioptrio planodioptrio plano,,– Si es esférica, Si es esférica, dioptrio esféricodioptrio esférico..

Por tanto, se puede definir un sistema óptico Por tanto, se puede definir un sistema óptico como una sucesión de dioptrios de formas como una sucesión de dioptrios de formas cualesquiera. cualesquiera.


Sistema óptico centradoSistema óptico centrado

Es aquel en que todos Es aquel en que todos sus dioptrios son sus dioptrios son esféricos y están esféricos y están centrados sobre un centrados sobre un mismo eje, llamado mismo eje, llamado eje del sistemaeje del sistema. .

El punto de corte El punto de corte entre el eje y el entre el eje y el dioptrio se denomina dioptrio se denomina centro óptico del centro óptico del dioptriodioptrio. .


Objeto e imagenObjeto e imagen

Todo sistema óptico determina dos espacios que pueden Todo sistema óptico determina dos espacios que pueden estar separados o superpuestos:estar separados o superpuestos:– el el espacio-objetoespacio-objeto, que contiene los rayos luminosos que , que contiene los rayos luminosos que

se dirigen al sistema.se dirigen al sistema.– ElEl espacio-imagen espacio-imagen, que recibe los rayos que emergen , que recibe los rayos que emergen

del sistema después de atravesarlo.del sistema después de atravesarlo.

La luz procedente de un La luz procedente de un objetoobjeto, situado en el espacio-, situado en el espacio-objeto, se propaga a través del sistema según las leyes de objeto, se propaga a través del sistema según las leyes de la reflexión y de la refracción, proporcionando una la reflexión y de la refracción, proporcionando una imagenimagen..

Si el objeto o la imagen son de dimensiones Si el objeto o la imagen son de dimensiones suficientemente pequeñas, se pueden asimilar a puntos y suficientemente pequeñas, se pueden asimilar a puntos y se llaman se llaman punto-objetopunto-objeto y y punto-imagenpunto-imagen..


Imagen real e imagen virtualImagen real e imagen virtual

Se dice que un sistema óptico forma la Se dice que un sistema óptico forma la imagen imagen realreal de un punto cuando los rayos emergentes de un punto cuando los rayos emergentes de éste coinciden en otro punto, de forma que la de éste coinciden en otro punto, de forma que la imagen se puede recoger en una pantalla, pero imagen se puede recoger en una pantalla, pero no podemos verla directamente. no podemos verla directamente.

Por el contrario, si los rayos emergentes se Por el contrario, si los rayos emergentes se separan y lo que se cortan en un punto son sus separan y lo que se cortan en un punto son sus prolongaciones, se dice que se forma una prolongaciones, se dice que se forma una imagen virtualimagen virtual (se ve y no puede recogerse en (se ve y no puede recogerse en una pantalla).una pantalla).


Foco objeto y foco imagenFoco objeto y foco imagen

Llamamos Llamamos foco-objetofoco-objeto F a un punto del eje óptico F a un punto del eje óptico cuya imagen está en el infinito. Es decir, todos los cuya imagen está en el infinito. Es decir, todos los rayos que pasan por él salen paralelos al eje óptico.rayos que pasan por él salen paralelos al eje óptico.

Llamamos Llamamos foco-imagenfoco-imagen F’ a un punto del eje que es F’ a un punto del eje que es la imagen de un punto situado en el infinito. Es la imagen de un punto situado en el infinito. Es decir, todos los rayos que llegan al sistema decir, todos los rayos que llegan al sistema paralelos al eje óptico se cortan en ese punto.paralelos al eje óptico se cortan en ese punto.

Se denominan distancias focales f y f’ de un dioptrio Se denominan distancias focales f y f’ de un dioptrio a la distancia que hay del centro óptico del dioptrio a la distancia que hay del centro óptico del dioptrio a los focos objeto e imagen.a los focos objeto e imagen.


Construcción de imágenesConstrucción de imágenesPara encontrar la imagen de un punto, Para encontrar la imagen de un punto, situado en el espacio-objeto, basta situado en el espacio-objeto, basta considerar los tres rayos siguientes de considerar los tres rayos siguientes de entre los infinitos que proceden de él:entre los infinitos que proceden de él:– Un rayo paralelo al eje principal, el cual Un rayo paralelo al eje principal, el cual

emerge del dioptrio pasando por el foco emerge del dioptrio pasando por el foco imagen F’.imagen F’.

– Un rayo que pasa por el foco objeto F, el cual Un rayo que pasa por el foco objeto F, el cual sale paralelo al eje principal.sale paralelo al eje principal.

– Un rayo que pase por el centro del dioptrio Un rayo que pase por el centro del dioptrio esférico, el cual no se desvía.esférico, el cual no se desvía.


EspejosEspejos

Los espejos son superficies muy Los espejos son superficies muy pulimentadas, con una capacidad pulimentadas, con una capacidad reflectora del 95% o superior de la reflectora del 95% o superior de la intensidad de la luz incidente.intensidad de la luz incidente.

Los espejos pueden ser planos, esféricos, Los espejos pueden ser planos, esféricos, parabólicos, etc.parabólicos, etc.

Nosotros estudiaremos sólo los espejos Nosotros estudiaremos sólo los espejos planos y los esféricos.planos y los esféricos.


Espejos esféricosEspejos esféricos

Se demuestra en los espejos esféricos Se demuestra en los espejos esféricos que la distancia focal es igual a la mitad que la distancia focal es igual a la mitad del radio de curvatura del espejo:del radio de curvatura del espejo:

Además, los focos objeto e imagen Además, los focos objeto e imagen coinciden en el mismo punto, por lo que coinciden en el mismo punto, por lo que simplemente se habla de simplemente se habla de foco del espejofoco del espejo..

2

Rf


Espejo esférico cóncavoEspejo esférico cóncavo

Los rayos inciden sobre la cara Los rayos inciden sobre la cara interna de la superficie esférica interna de la superficie esférica (cara cóncava) reflejándose. (cara cóncava) reflejándose.

Tenemos dos casos diferentes:Tenemos dos casos diferentes:– El objeto está situado a una distancia El objeto está situado a una distancia

del espejo mayor que la distancia del espejo mayor que la distancia focal.focal.

– El objeto está entre el foco y el espejo El objeto está entre el foco y el espejo


Construcción de imágenes en un espejo cóncavoConstrucción de imágenes en un espejo cóncavo

a) Objeto a una distancia mayor que a) Objeto a una distancia mayor que el centro de curvatura el centro de curvatura Imagen real, invertida y más Imagen real, invertida y más pequeñapequeña que el objeto que el objetob) Objeto en el centro de curvatura b) Objeto en el centro de curvatura Imagen real, invertida y del mismo Imagen real, invertida y del mismo tamañotamaño que el objeto que el objetoc) Objeto entre el centro de c) Objeto entre el centro de curvatura y el foco curvatura y el foco Imagen real, Imagen real, invertida y de mayor tamañoinvertida y de mayor tamaño que el que el objetoobjetod) Objeto en el foco d) Objeto en el foco Imagen en el Imagen en el infinitoinfinitoe) Objeto entre el vértice y el foco e) Objeto entre el vértice y el foco Imagen virtual, derecha y de Imagen virtual, derecha y de mayor tamañomayor tamaño que el objeto que el objeto


Construcción de imágenes en un espejo Construcción de imágenes en un espejo convexoconvexo

Un espejo esférico convexo SIEMPRE Un espejo esférico convexo SIEMPRE forma una imagen virtual, derecha y de forma una imagen virtual, derecha y de menor tamaño que el objeto.menor tamaño que el objeto.


Espejo planoEspejo plano

Del objeto parten rayos luminosos Del objeto parten rayos luminosos en todas direcciones. Después de en todas direcciones. Después de la reflexión los rayos siguen la reflexión los rayos siguen tendiendo a separarse.tendiendo a separarse. Por tanto, ya no se vuelven a Por tanto, ya no se vuelven a reunir y no dan, ninguna imagen reunir y no dan, ninguna imagen real, sino que se ven como si real, sino que se ven como si procedieran de un lugar situado procedieran de un lugar situado detrás del espejo, a saber, de la detrás del espejo, a saber, de la imagen virtual del objeto en imagen virtual del objeto en cuestión.cuestión.

La distancia que hay entre dicha La distancia que hay entre dicha imagen virtual y el plano del imagen virtual y el plano del espejo es la misma que, espejo es la misma que, simétricamente, separa a éste del simétricamente, separa a éste del objeto.objeto.


Aplicaciones de los espejosAplicaciones de los espejos

Los espejos retrovisores de Los espejos retrovisores de los coches son espejos los coches son espejos convexos que dan una convexos que dan una imagen virtual y reducida de imagen virtual y reducida de una parte del panorama que una parte del panorama que se halla detrás del conductor.se halla detrás del conductor.

Los espejos para el baño son Los espejos para el baño son cóncavos y el sujeto se sitúa cóncavos y el sujeto se sitúa frente a ellos dentro de la frente a ellos dentro de la distancia focal, de modo que distancia focal, de modo que puede observar en el espejo puede observar en el espejo su imagen virtual, derecha y su imagen virtual, derecha y ampliada. ampliada.

Los espejos colocados en los Los espejos colocados en los cruces de calles estrechas son cruces de calles estrechas son convexos.convexos.


LentesLentes delgadas delgadas

Una lente es un medio transparente limitado por dos superficies, Una lente es un medio transparente limitado por dos superficies, una de las cuales, al menos, es esférica. Una onda incidente sufre una de las cuales, al menos, es esférica. Una onda incidente sufre dos refracciones al pasar a través de la lente.dos refracciones al pasar a través de la lente.

Hay dos tipos de lentes: Hay dos tipos de lentes: convergentesconvergentes y y divergentesdivergentes..– En la lentes convergentes el foco imagen está a la derecha de la lente, En la lentes convergentes el foco imagen está a la derecha de la lente,

f´ > 0f´ > 0..– En la lentes divergentes el foco imagen está a la izquierda de la lente, En la lentes divergentes el foco imagen está a la izquierda de la lente, ff

´ < 0´ < 0..

Las lentes Las lentes convergentes son más gruesas por el centro que por los convergentes son más gruesas por el centro que por los extremosextremos, mientras que las , mientras que las divergentes son más gruesas por los divergentes son más gruesas por los extremos que por el centroextremos que por el centro..

La potencia de una lente es la inversa de su distancia focal La potencia de una lente es la inversa de su distancia focal imagen imagen P=1/f´P=1/f´

La unidad de potencia de una lente es la dioptría (mLa unidad de potencia de una lente es la dioptría (m-1-1), que se ), que se define como la potencia de una lente cuya distancia focal es de un define como la potencia de una lente cuya distancia focal es de un metro.metro.


Tipos de lentes delgadasTipos de lentes delgadas

Lentes Lentes convergentesconvergentes

Lentes divergentesLentes divergentes


Formación de imágenes en lentesFormación de imágenes en lentes

La construcción de imágenes La construcción de imágenes es muy sencilla si se utilizan es muy sencilla si se utilizan los rayos principales: los rayos principales:

– Rayo paraleloRayo paralelo: Rayo paralelo : Rayo paralelo al eje óptico que parte de la al eje óptico que parte de la parte superior del objeto. parte superior del objeto. Después de refractarse pasa Después de refractarse pasa por el foco imagen. por el foco imagen.

– Rayo focal Rayo focal : Rayo que parte : Rayo que parte de la parte superior del de la parte superior del objeto y pasa por el foco objeto y pasa por el foco objeto, con lo cual se objeto, con lo cual se refracta de manera que sale refracta de manera que sale paralelo . Después de paralelo . Después de refractarse pasa por el foco refractarse pasa por el foco imagen. imagen.


Formación de imágenes en lentesFormación de imágenes en lentes

Rayo radial o centralRayo radial o central: :

Rayo que parte de la Rayo que parte de la parte superior del parte superior del objeto y está dirigido objeto y está dirigido hacia el centro de hacia el centro de curvatura del dioptrio. curvatura del dioptrio. Este rayo no se Este rayo no se refracta y continúa en refracta y continúa en la mismasla mismas


Lentes convergentesLentes convergentesHay dos posibilidades para situar el objeto:Hay dos posibilidades para situar el objeto:

– más lejos de la lente que el foco objeto (imágenes más lejos de la lente que el foco objeto (imágenes reales) reales)

– entre la lente y el foco objeto (imágenes virtuales).entre la lente y el foco objeto (imágenes virtuales).

El tamaño de la imagen dependerá de donde El tamaño de la imagen dependerá de donde coloquemos el objeto:coloquemos el objeto:

– En el focoEn el foco– Entre el foco y dos veces la distancia focal.Entre el foco y dos veces la distancia focal.– Más lejos de dos veces la distancia focal.Más lejos de dos veces la distancia focal.


Formación de imágenes en lentes Formación de imágenes en lentes convergentesconvergentes


Lentes divergentesLentes divergentes


Formación de imágenes en lentes Formación de imágenes en lentes divergentesdivergentes

La imagen obtenida La imagen obtenida con una lente con una lente divergente es divergente es siempre:siempre:– VIRTUAL,VIRTUAL,– DERECHA DERECHA – DE MENOR TAMAÑO DE MENOR TAMAÑO

que el objetoque el objeto


El ojo El ojo


El ojo como sistema ópticoEl ojo como sistema óptico

El sistema óptico ocular hace que los rayos que desde un El sistema óptico ocular hace que los rayos que desde un punto exterior penetran en el ojo, se reúnan en un punto punto exterior penetran en el ojo, se reúnan en un punto determinado de la retina para formar su imagen.determinado de la retina para formar su imagen.Está compuesto por lentes sucesivas:Está compuesto por lentes sucesivas:– Córnea.Córnea.– Humor acuoso.Humor acuoso.– Cristalino. Cristalino. – Vítreo. Vítreo.

Todas ellas tienen un eje óptico común.Todas ellas tienen un eje óptico común.

La imagen que se forma en la retina es La imagen que se forma en la retina es real, invertida y de real, invertida y de menor tamañomenor tamaño que el objeto, pero la percepción que de ella que el objeto, pero la percepción que de ella tenemos cuando se procesa en el cerebro es de tamaño tenemos cuando se procesa en el cerebro es de tamaño normal y derecha.normal y derecha.


Defectos de la visiónDefectos de la visión

La ametropía es la incapacidad del ojo para formar la La ametropía es la incapacidad del ojo para formar la imagen de un objeto en la retina por una desproporción imagen de un objeto en la retina por una desproporción entre la longitud del ojo y la potencia de su sistema de entre la longitud del ojo y la potencia de su sistema de lentes. lentes.

La consecuencia es que por cada punto del objeto La consecuencia es que por cada punto del objeto visualizado se forma en la retina una imagen circular visualizado se forma en la retina una imagen circular borrosa en lugar de un punto nítido. El tamaño de estos borrosa en lugar de un punto nítido. El tamaño de estos círculos será menor cuanto menor sea:círculos será menor cuanto menor sea:

– El tamaño del haz de rayos: por eso estos individuos cuando El tamaño del haz de rayos: por eso estos individuos cuando quieren ver mejor, entornan los párpados en un intento de quieren ver mejor, entornan los párpados en un intento de disminuir aún más las dimensiones del haz.disminuir aún más las dimensiones del haz.

– El defecto de refracción.El defecto de refracción.


Tipos de ametropíasTipos de ametropías

Distinguimos dos tipos de ametropías:Distinguimos dos tipos de ametropías:

– Esféricas: Si la curvatura de toda la superficie del Esféricas: Si la curvatura de toda la superficie del dioptrio es uniforme.dioptrio es uniforme.

La miopía.La miopía.La hipermetropía.La hipermetropía.

– No esféricas: Si no conserva dicha uniformidad.No esféricas: Si no conserva dicha uniformidad.El astigmatismo.El astigmatismo.

La cuantía del defecto se mide en dioptrías La cuantía del defecto se mide en dioptrías precedidas del signo – (menos) en los defectos precedidas del signo – (menos) en los defectos miópicos y del signo + (más) en los miópicos y del signo + (más) en los hipermetrópicos.hipermetrópicos.


MiopíaMiopía

En estos ojos la imagen se En estos ojos la imagen se forma por delante de la forma por delante de la retina, por una retina, por una convergencia excesiva en convergencia excesiva en relación a la longitud relación a la longitud ocular. El ojo ve borroso de ocular. El ojo ve borroso de lejos y para ver nítido lejos y para ver nítido necesita acercarse al necesita acercarse al objeto.objeto.Para corregir la miopía se Para corregir la miopía se necesitan lentes necesitan lentes divergentes: divergen los divergentes: divergen los rayos que llegan.rayos que llegan.


HipermetropíaHipermetropía

En estos ojos la En estos ojos la imagen se forma por imagen se forma por detrás de la retina, por detrás de la retina, por una convergencia una convergencia menor que la relativa menor que la relativa a la longitud ocular.a la longitud ocular.Para corregir la Para corregir la hipermetropía se hipermetropía se necesitan lentes necesitan lentes convergentes: convergentes: convergen los rayos convergen los rayos que llegan.que llegan.


Presbicia (vista cansada)Presbicia (vista cansada)

Con el paso de los Con el paso de los años se reduce la años se reduce la capacidad de capacidad de adaptación del adaptación del cristalino (pierde cristalino (pierde flexibilidad) y flexibilidad) y aumenta la aumenta la distancia a la que distancia a la que se encuentra el se encuentra el punto próximopunto próximo. Este . Este defecto se llama defecto se llama presbiciapresbicia y se corrige y se corrige con lentes con lentes convergentes. convergentes.


AstigmatismoAstigmatismo

Si el ojo tiene una Si el ojo tiene una córnea deformada córnea deformada (como si la córnea (como si la córnea fuese esférica con una fuese esférica con una superficie cilíndrica superficie cilíndrica superpuesta) los superpuesta) los objetos puntuales dan objetos puntuales dan como imágenes líneas como imágenes líneas cortas. cortas. Este defecto se llama Este defecto se llama astigmatismo y astigmatismo y para para corregirlo es necesario corregirlo es necesario una lente cilíndrica una lente cilíndrica compensadora. compensadora.


Instrumentos ópticos:Instrumentos ópticos: Lupa o lente de Lupa o lente de aumentoaumento

Cuanto más acercamos un objeto Cuanto más acercamos un objeto al ojo, mayor es el ángulo al ojo, mayor es el ángulo aparente con que se le ve. Pero aparente con que se le ve. Pero existe una distancia mínima existe una distancia mínima llamada punto próximo (25 cm) llamada punto próximo (25 cm) por delante de la cual no se ven por delante de la cual no se ven nítidamente. En ese punto la nítidamente. En ese punto la imagen alcanza su máximo imagen alcanza su máximo tamaño en la retina y aún la tamaño en la retina y aún la percibimos con nitidez. percibimos con nitidez. Un objeto situado en el punto Un objeto situado en el punto próximo del ojo, se ve del mayor próximo del ojo, se ve del mayor tamaño que es posible verlo a tamaño que es posible verlo a simple vista y bajo el mayor simple vista y bajo el mayor ángulo. ángulo. Una lente convergente puede Una lente convergente puede conseguir que la imagen de un conseguir que la imagen de un objeto se vea ampliada, y, por lo objeto se vea ampliada, y, por lo tanto, verla bajo un ángulo tanto, verla bajo un ángulo aparente mayor. aparente mayor.


Lupa o lente de aumentoLupa o lente de aumento

Debemos poner el objeto entre la lente Debemos poner el objeto entre la lente y el foco. La amplificación máxima se y el foco. La amplificación máxima se produce cuando está en el foco.produce cuando está en el foco.El sistema así formado se llama lupa o El sistema así formado se llama lupa o microscopio simple.microscopio simple.Esta es la construcción geométrica de Esta es la construcción geométrica de la imagen para un objeto situado entre la imagen para un objeto situado entre una lente convergente y su foco.una lente convergente y su foco.El máximo aumento de la lupa se El máximo aumento de la lupa se produce cuando el objeto se sitúa en el produce cuando el objeto se sitúa en el foco. foco. Entonces los rayos que atraviesan la Entonces los rayos que atraviesan la lente salen paralelos al que pasa por el lente salen paralelos al que pasa por el centro óptico. centro óptico. La imagen se formaría en el infinito La imagen se formaría en el infinito pero el sistema óptico del ojo normal, pero el sistema óptico del ojo normal, sin esfuerzo de acomodación, sin esfuerzo de acomodación, concentra en la retina esos rayos que concentra en la retina esos rayos que parecen venir del infinito. parecen venir del infinito.


Microscopio simpleMicroscopio simpleEl microscopio se utiliza para examinar objetos muy pequeños situados a El microscopio se utiliza para examinar objetos muy pequeños situados a muy corta distancia de la lente objetivo. muy corta distancia de la lente objetivo. Está formado por dos lentes convergentes:Está formado por dos lentes convergentes:– lente objetivolente objetivo, situada muy cerca del objeto., situada muy cerca del objeto.– lente ocularlente ocular, al otro extremo del tubo, está más cerca del ojo y hace la función , al otro extremo del tubo, está más cerca del ojo y hace la función

de lupa sobre la imagen que produce la lente objetivo.de lupa sobre la imagen que produce la lente objetivo.La lente objetivo es muy convergente y el objeto debe colocarse más allá La lente objetivo es muy convergente y el objeto debe colocarse más allá de su punto focal, pero cerca de él.de su punto focal, pero cerca de él.


Microscopio simple (II)Microscopio simple (II)

El ocular se coloca de manera que la imagen formada por la lente El ocular se coloca de manera que la imagen formada por la lente objetivo (flecha amarilla) caiga sobre el punto focal de ella, F2. En objetivo (flecha amarilla) caiga sobre el punto focal de ella, F2. En la figura está un poco más cerca de la lente.la figura está un poco más cerca de la lente.Cuando una imagen se forma en el foco, F2, la luz emerge del Cuando una imagen se forma en el foco, F2, la luz emerge del ocular en forma de un haz de rayos paralelos y forma la imagen ocular en forma de un haz de rayos paralelos y forma la imagen en el infinito, pero el ojo, sin esfuerzo de acomodación, la en el infinito, pero el ojo, sin esfuerzo de acomodación, la concentra en la retina.concentra en la retina.El ocular logra que veamos la imagen del objetivo con un ángulo El ocular logra que veamos la imagen del objetivo con un ángulo aparente mayor que si el objeto estuviera en el punto próximo del aparente mayor que si el objeto estuviera en el punto próximo del ojo.ojo.La lente objetivo produce una imagen mayor, real e invertida, y la La lente objetivo produce una imagen mayor, real e invertida, y la lente ocular, actuando sobre ella, la hace más grande pero la deja lente ocular, actuando sobre ella, la hace más grande pero la deja invertida y virtual.invertida y virtual.La imagen que da el microscopio es mayor, virtual e invertida.La imagen que da el microscopio es mayor, virtual e invertida.La imagen final después de pasar por el ojo se forma en la retina.La imagen final después de pasar por el ojo se forma en la retina.La distancia entre el punto focal imagen del objetivo y el punto La distancia entre el punto focal imagen del objetivo y el punto focal objeto del ocular se llama longitud del tubo, L. En los focal objeto del ocular se llama longitud del tubo, L. En los microscopios tiene un valor fijo: 16 cm.microscopios tiene un valor fijo: 16 cm.


El telescopio o anteojo astronómico se utiliza para observar El telescopio o anteojo astronómico se utiliza para observar objetos lejanos. Con él se ven los objetos lejanos más objetos lejanos. Con él se ven los objetos lejanos más grandes de lo que podemos verlos a simple vista, pero se grandes de lo que podemos verlos a simple vista, pero se ven invertidos. ven invertidos. El telescopio se inventó hacia 1610 pero no se sabe con El telescopio se inventó hacia 1610 pero no se sabe con exactitud quien lo hizo. Galileo, al enterarse de que los exactitud quien lo hizo. Galileo, al enterarse de que los holandeses habían construido unas lentes con las que holandeses habían construido unas lentes con las que observaban objetos, construyó unas, las pulió, les dio la observaban objetos, construyó unas, las pulió, les dio la curvatura adecuada, e hizo con ellas un telescopio. curvatura adecuada, e hizo con ellas un telescopio. Está compuesto de dos lentes convergentes y tiene como Está compuesto de dos lentes convergentes y tiene como finalidad obtener una imagen del objeto más próxima al ojo finalidad obtener una imagen del objeto más próxima al ojo que el objeto, de modo que al verla bajo un ángulo mayor, que el objeto, de modo que al verla bajo un ángulo mayor, nos parezca mayor. nos parezca mayor.


La lente convergente objeto (la más próxima al objeto, a la La lente convergente objeto (la más próxima al objeto, a la izquierda) tiene la distancia focal más grande F1 y para izquierda) tiene la distancia focal más grande F1 y para rayos que vienen del infinito forma la imagen en el foco de rayos que vienen del infinito forma la imagen en el foco de la segunda lente, F2 la segunda lente, F2


La lente objetivo, poco convergente, pone la imagen en el foco de La lente objetivo, poco convergente, pone la imagen en el foco de la lente ocular.la lente ocular.Recuerda que los objetos deben estar muy lejos. ¡Cien metros ya es el Recuerda que los objetos deben estar muy lejos. ¡Cien metros ya es el infinito para los efectos ópticos!. infinito para los efectos ópticos!. La lente convergente ocular es más convergente que la del objetivo (tiene La lente convergente ocular es más convergente que la del objetivo (tiene una distancia focal pequeña). Para esta lente los objetos que están entre el una distancia focal pequeña). Para esta lente los objetos que están entre el foco y la lente dan imágenes más grandes y virtuales (haz su imagen a la foco y la lente dan imágenes más grandes y virtuales (haz su imagen a la izquierda, en la parte de donde viene la luz). izquierda, en la parte de donde viene la luz). La lente ocular actúa como lupaLa lente ocular actúa como lupaSi el objeto para esta lente está en el foco, la imagen que da la segunda Si el objeto para esta lente está en el foco, la imagen que da la segunda lente se forma en el infinito (en realidad no se forma, los rayos salen lente se forma en el infinito (en realidad no se forma, los rayos salen paralelos). Si no se forma ¿cómo la vemos?paralelos). Si no se forma ¿cómo la vemos?Ahora es cuando entra en juego el sistema óptico del ojo. Esta imagen que Ahora es cuando entra en juego el sistema óptico del ojo. Esta imagen que la segunda lente forma en el infinito, para los ojos de la persona que mira la segunda lente forma en el infinito, para los ojos de la persona que mira por el aparato parece venir del infinito, y el ojo concentra los rayos en la por el aparato parece venir del infinito, y el ojo concentra los rayos en la retina sin esfuerzo de acomodación. Por lo tanto la persona ve la imagen retina sin esfuerzo de acomodación. Por lo tanto la persona ve la imagen mayor e invertida.mayor e invertida.El ojo se sitúa en el foco de la lente ocular y en el eje óptico del El ojo se sitúa en el foco de la lente ocular y en el eje óptico del sistemasistema


Refracción de la luzRefracción de la luzCuando la luz pasa de un Cuando la luz pasa de un medio transparente a otro medio transparente a otro se produce un cambio en se produce un cambio en su dirección debido a la su dirección debido a la distinta velocidad de distinta velocidad de propagación que tiene la propagación que tiene la luz en los diferentes luz en los diferentes medios materiales. A este medios materiales. A este fenómeno se le llama fenómeno se le llama refracción. refracción.


Índice de refracción del medioÍndice de refracción del medioSi dividimos la velocidad de la luz en el vacío Si dividimos la velocidad de la luz en el vacío entre la que tiene en un medio transparente entre la que tiene en un medio transparente obtenemos un valor que llamamos índice de obtenemos un valor que llamamos índice de refracción de ese medio:refracción de ese medio:

donde donde n: índice de refracciónn: índice de refracciónc: velocidad de la luz en el vacíoc: velocidad de la luz en el vacíov: velocidad de la luz en el medio v: velocidad de la luz en el medio material material

Si el índice de refracción del agua es n= 1,33, Si el índice de refracción del agua es n= 1,33, quiere decir que la luz es 1,33 veces más rápida quiere decir que la luz es 1,33 veces más rápida en el vacío que en el agua.en el vacío que en el agua.

v

cn


Índice de refracción y longitud de Índice de refracción y longitud de ondaonda

El índice de refracción de un medio es El índice de refracción de un medio es n=c/vn=c/vLa velocidad de propagación podemos La velocidad de propagación podemos expresarla en función de la longitud de expresarla en función de la longitud de onda:onda:

c = c = 00 f f n= n= 00//

v = v = f f

Como n>1, la longitud de onda de la luz Como n>1, la longitud de onda de la luz en un medio es menor que en el vacío.en un medio es menor que en el vacío.


Ley de Snell de la refracciónLey de Snell de la refracción

El fenómeno de la refracción se El fenómeno de la refracción se rige por la llamada ley de la rige por la llamada ley de la refracción o ley de Snell:refracción o ley de Snell:

nn11 sen i = n sen i = n2 2 sen sen

nn11 = índice de refracción del medio del que = índice de refracción del medio del que procede.procede.ii = ángulo de incidencia = ángulo de incidenciann22 = índice de refracción del medio en el que = índice de refracción del medio en el que se refracta.se refracta. = ángulo de refracción = ángulo de refracción


Refracción de la luz: Posición aparenteRefracción de la luz: Posición aparente

Consideremos el caso en Consideremos el caso en que miramos un objeto en que miramos un objeto en el fondo de un estanque.el fondo de un estanque.Debido a la refracción de la Debido a la refracción de la luz, se produce una luz, se produce una aproximación aparente del aproximación aparente del objeto: parece estar más objeto: parece estar más cerca.cerca.Si conocemos la Si conocemos la profundidad del estanque y profundidad del estanque y los índices de refracción de los índices de refracción de los dos medios, podemos los dos medios, podemos hallar la profundidad hallar la profundidad aparente del objeto.aparente del objeto.


Reflexión de la luzReflexión de la luzPor lo general cuando la luz llega a la superficie Por lo general cuando la luz llega a la superficie de separación entre los dos medios se producen de separación entre los dos medios se producen simultáneamente la simultáneamente la reflexiónreflexión y la refracción. y la refracción.

Cuando la luz incide sobre un cuerpo, éste la Cuando la luz incide sobre un cuerpo, éste la devuelve al medio en mayor o menor proporción devuelve al medio en mayor o menor proporción según sus propias características. Este fenómeno según sus propias características. Este fenómeno se llama reflexión y gracias a él podemos ver las se llama reflexión y gracias a él podemos ver las cosas. cosas.

Ley de la reflexiónLey de la reflexión: “El ángulo de incidencia es : “El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión”igual al ángulo de reflexión”

i = ri = r


Reflexión especular y reflexión Reflexión especular y reflexión difusadifusa

No todos los cuerpos se comportan de la misma manera No todos los cuerpos se comportan de la misma manera frente a la luz que les llega. Por ejemplo, en algunos cuerpos frente a la luz que les llega. Por ejemplo, en algunos cuerpos como los espejos o los metales pulidos podemos ver nuestra como los espejos o los metales pulidos podemos ver nuestra imagen pero no podemos "mirarnos" en una hoja de papel.imagen pero no podemos "mirarnos" en una hoja de papel.

Esto se debe a que existen distintos tipos de reflexión:Esto se debe a que existen distintos tipos de reflexión:

– Cuando la luz obedece a la ley de la reflexión, se Cuando la luz obedece a la ley de la reflexión, se conoce como conoce como reflexión especularreflexión especular. Este es el . Este es el caso de los espejos y de la mayoría de las caso de los espejos y de la mayoría de las superficies duras y pulidas. Al tratarse de una superficies duras y pulidas. Al tratarse de una superficie lisa, los rayos reflejados son paralelos, superficie lisa, los rayos reflejados son paralelos, es decir tienen la misma dirección. es decir tienen la misma dirección.

– La La reflexión difusareflexión difusa es típica de sustancias es típica de sustancias granulosas como polvos. En el caso de la granulosas como polvos. En el caso de la reflexión difusa los rayos son reflejados en reflexión difusa los rayos son reflejados en distintas direcciones debido a la rugosidad de la distintas direcciones debido a la rugosidad de la superficie. superficie.


Ángulo límite y Reflexión totalÁngulo límite y Reflexión total

Cuando la luz pasa de un medio a Cuando la luz pasa de un medio a otro con menor índice de otro con menor índice de refracción (del agua al aire, por refracción (del agua al aire, por ejemplo) el rayo de luz se aleja de ejemplo) el rayo de luz se aleja de la normal.la normal.

Existe, para dos medios dados, un Existe, para dos medios dados, un ángulo de incidencia tal que el ángulo de incidencia tal que el rayo refractado sale paralelo a la rayo refractado sale paralelo a la superficie de separación de los superficie de separación de los dos medios. Este ángulo recibe el dos medios. Este ángulo recibe el nombre de nombre de ÁNGULO LÍMITEÁNGULO LÍMITE..

A partir de este ángulo límite la A partir de este ángulo límite la luz no se refracta, sino que se luz no se refracta, sino que se refleja completamente. Es el refleja completamente. Es el fenómeno de la fenómeno de la reflexión totalreflexión total..


Cálculo del ángulo límiteCálculo del ángulo límite

Cuando la luz incide con el ángulo Cuando la luz incide con el ángulo límite (límite (LL), el rayo refractado sale ), el rayo refractado sale formando un ángulo de formando un ángulo de /2 respecto /2 respecto a la normal.a la normal.

nn11 sen sen L L = n= n2 2 sen sen /2 =n/2 =n22

sen sen L L = n= n22/n/n1 1


Aplicación de la reflexión total:Aplicación de la reflexión total: Fibras ópticas Fibras ópticas

Podemos canalizar la luz a través de pequeños Podemos canalizar la luz a través de pequeños tubos de diferentes sustancias que se denominan tubos de diferentes sustancias que se denominan fibras ópticasfibras ópticas. .

Las fibras ópticas se utilizan en muchos campos Las fibras ópticas se utilizan en muchos campos de la ciencia y de la tecnología: de la ciencia y de la tecnología: – En medicina permiten ver órganos internos sin En medicina permiten ver órganos internos sin

intervenciones quirúrgicas complejas. intervenciones quirúrgicas complejas. – En las telecomunicaciones están alcanzando unos altos En las telecomunicaciones están alcanzando unos altos

niveles de utilización ya que por una fibra del grosor de niveles de utilización ya que por una fibra del grosor de un cabello puede transmitirse información de audio y un cabello puede transmitirse información de audio y video equivalente a 25.000 voces hablando video equivalente a 25.000 voces hablando simultáneamente.simultáneamente.


Dispersión de la luzDispersión de la luzLa luz que procede del Sol la llamamos La luz que procede del Sol la llamamos luz blanca.luz blanca.

La luz blanca es una mezcla de luces de La luz blanca es una mezcla de luces de diferentes colores. Cuando observamos diferentes colores. Cuando observamos el arco iris podemos ver los colores que el arco iris podemos ver los colores que componen la luz blanca. componen la luz blanca.

Este fenómeno, conocido como Este fenómeno, conocido como dispersión, se produce cuando un rayo de dispersión, se produce cuando un rayo de luz compuesta se refracta en algún luz compuesta se refracta en algún medio quedando separados sus colores medio quedando separados sus colores constituyentes.constituyentes.

La causa de que se produzca la La causa de que se produzca la dispersión es que el índice de refracción dispersión es que el índice de refracción disminuye cuando aumenta la longitud disminuye cuando aumenta la longitud de onda de modo que las longitudes de de onda de modo que las longitudes de onda más largas (rojo) se desvían menos onda más largas (rojo) se desvían menos que las cortas (azul). que las cortas (azul).

n= n= 00//


Dispersión en un prismaDispersión en un prisma

La luz blanca pasa del aire al vidrio, La luz blanca pasa del aire al vidrio, refractándose.refractándose.Como la luz blanca es la mezcla de Como la luz blanca es la mezcla de diferentes radiaciones luminosas de diferentes radiaciones luminosas de distinta frecuencia (color) y cada una distinta frecuencia (color) y cada una de estas posee una longitud de onda de estas posee una longitud de onda diferente, el índice de refracción del diferente, el índice de refracción del medio será diferente para cada color.medio será diferente para cada color.Cada color (onda monocromática) se Cada color (onda monocromática) se refracta con un ángulo distinto.refracta con un ángulo distinto.Al llegar los rayos a la otra cara del Al llegar los rayos a la otra cara del prisma se produce la refracción prisma se produce la refracción vidrio-aire, aumentando aún más la vidrio-aire, aumentando aún más la separación de los diferentes colores.separación de los diferentes colores.


Arco irisArco irisCuando la luz solar incide sobre las gotas de lluvia, Cuando la luz solar incide sobre las gotas de lluvia, éstas se encargan de dispersarla en todas direcciones, éstas se encargan de dispersarla en todas direcciones, pero en algunas mucho más que en otras.pero en algunas mucho más que en otras. Los rayos del Sol involucrados con la formación del Los rayos del Sol involucrados con la formación del arco iris salen de las gotas de lluvia con un ángulo de arco iris salen de las gotas de lluvia con un ángulo de aproximadamente 138 grados respecto de la dirección aproximadamente 138 grados respecto de la dirección que llevaban antes de entrar en ellas. Este es el que llevaban antes de entrar en ellas. Este es el "ángulo del arco iris", descubierto por René Descartes "ángulo del arco iris", descubierto por René Descartes en el año de 1637en el año de 1637Si nos colocamos de frente a un arco iris, el Sol estará Si nos colocamos de frente a un arco iris, el Sol estará detrás de nosotros.detrás de nosotros. Un rayo de luz solar, de los que "hacen" un arco iris, Un rayo de luz solar, de los que "hacen" un arco iris, cambia su dirección tres veces mientras se mueve a cambia su dirección tres veces mientras se mueve a través de una gota de lluvia: Primero entra en la gota, través de una gota de lluvia: Primero entra en la gota, lo cual ocasiona que se refracte ligeramente. Entonces lo cual ocasiona que se refracte ligeramente. Entonces se mueve hacia el extremo opuesto de la gota, y se se mueve hacia el extremo opuesto de la gota, y se refleja en la cara interna de la misma. Finalmente, refleja en la cara interna de la misma. Finalmente, vuelve a refractarse cuando sale de la gota de lluvia en vuelve a refractarse cuando sale de la gota de lluvia en forma de luz dispersa. La descomposición en colores es forma de luz dispersa. La descomposición en colores es posible porque el índice de refracción de la gota de posible porque el índice de refracción de la gota de agua es ligeramente distinto para cada longitud de agua es ligeramente distinto para cada longitud de onda, para cada color del arco iris. onda, para cada color del arco iris.


Arco iris (II)Arco iris (II)La razón por la que el arco iris La razón por la que el arco iris dibuja en el cielo un arco de dibuja en el cielo un arco de círculo es que el ángulo entre la círculo es que el ángulo entre la luz solar incidente y la luz luz solar incidente y la luz refractada de cualquier color es refractada de cualquier color es necesariamente el mismo para necesariamente el mismo para cada gota, siendo en el arco iris cada gota, siendo en el arco iris primario mayor para la luz roja primario mayor para la luz roja (se abre más), 42º y menor para (se abre más), 42º y menor para la luz violeta, 40º. Para que estos la luz violeta, 40º. Para que estos ángulos se mantengan visibles a ángulos se mantengan visibles a nuestros ojos las gotas que los nuestros ojos las gotas que los envían deben estar en un círculo. envían deben estar en un círculo. Ese círculo es la base de un cono Ese círculo es la base de un cono con vértice en nuestros ojos y eje con vértice en nuestros ojos y eje paralelo a los rayos del sol que paralelo a los rayos del sol que inciden en las gotas. inciden en las gotas.

Alguien que ve un arco iris, en Alguien que ve un arco iris, en realidad no está viendo cosa realidad no está viendo cosa alguna que esté en un sitio fijo. El alguna que esté en un sitio fijo. El arco iris es sólo un fantasma, una arco iris es sólo un fantasma, una imagen. imagen.

Cuando alguien mira un arco iris, Cuando alguien mira un arco iris, lo que está viendo en realidad es lo que está viendo en realidad es luz dispersada por ciertas gotas luz dispersada por ciertas gotas de lluvia. Otra persona que se de lluvia. Otra persona que se encuentre al lado del primer encuentre al lado del primer observador verá luz dispersada observador verá luz dispersada por otras gotas. De manera que por otras gotas. De manera que puede decirse que cada quien ve puede decirse que cada quien ve su propio arco iris, distinto su propio arco iris, distinto (hablando en un sentido estricto) (hablando en un sentido estricto) del que ven todos los demás.del que ven todos los demás.


Si las condiciones atmosféricas y el sitio de observación son perfectos, la Si las condiciones atmosféricas y el sitio de observación son perfectos, la lluvia y el Sol trabajan juntos para crear un anillo de luz completo, lluvia y el Sol trabajan juntos para crear un anillo de luz completo, denominado arco iris circular. Desgraciadamente, no es posible ver un arco denominado arco iris circular. Desgraciadamente, no es posible ver un arco iris circular desde la superficie de la Tierra, debido a que el horizonte limita iris circular desde la superficie de la Tierra, debido a que el horizonte limita considerablemente el campo de visión. Por esto siempre vemos los arco considerablemente el campo de visión. Por esto siempre vemos los arco iris como arcos, pero no como círculos en el cielo.iris como arcos, pero no como círculos en el cielo.

Condiciones para ver un arco iris:Condiciones para ver un arco iris:– el observador tiene que estar localizado entre el sol y una lluvia de gotas el observador tiene que estar localizado entre el sol y una lluvia de gotas

esféricas (una lluvia uniforme). ¿Y cuando son las gotas esféricas? Las gotas son esféricas (una lluvia uniforme). ¿Y cuando son las gotas esféricas? Las gotas son esféricas cuando caen a una velocidad uniforme, constante. Esto es posible en esféricas cuando caen a una velocidad uniforme, constante. Esto es posible en condiciones de aceleración gravitatoria contando con las fuerzas viscosas de condiciones de aceleración gravitatoria contando con las fuerzas viscosas de oposición del aire. oposición del aire.

– Cuando se cumple que la velocidad de las gotas es uniforme, la gota adquiere un Cuando se cumple que la velocidad de las gotas es uniforme, la gota adquiere un volumen máximo con la mínima superficie (esfera). Sólo en estas condiciones es volumen máximo con la mínima superficie (esfera). Sólo en estas condiciones es posible la dispersión luminosa dentro de la gota y por tanto el arco iris, aunque posible la dispersión luminosa dentro de la gota y por tanto el arco iris, aunque ligeras variaciones de la esfera puedan dar diversas variaciones en un arco iris. ligeras variaciones de la esfera puedan dar diversas variaciones en un arco iris. Por lo tanto, la lluvia no debe ser torrencial, ni estar afectada por el viento. Es Por lo tanto, la lluvia no debe ser torrencial, ni estar afectada por el viento. Es por ello que no siempre se contempla el arco iris cuando hay lluvia y sol.por ello que no siempre se contempla el arco iris cuando hay lluvia y sol.

Arco iris (III)Arco iris (III)


Interferencias luminosasInterferencias luminosas

Condiciones necesarias:Condiciones necesarias:– Las ondas luminosas deben ser coherentes Las ondas luminosas deben ser coherentes

(diferencia de fase constante).(diferencia de fase constante).– Deben ser monocromáticas (misma Deben ser monocromáticas (misma ) )

Dificultades para obtenerlas:Dificultades para obtenerlas:– Normalmente las fuentes luminosas son Normalmente las fuentes luminosas son

incoherentesincoherentes

Primer experimento de interferencias Primer experimento de interferencias luminosas: experimento de Young de la luminosas: experimento de Young de la doble rendija (1801) doble rendija (1801)


Experimento de YoungExperimento de Young


Naturaleza de la luz: teoría Naturaleza de la luz: teoría corpuscularcorpuscular

La naturaleza física de la luz ha sido uno de los La naturaleza física de la luz ha sido uno de los grandes problemas de la ciencia. grandes problemas de la ciencia. Desde la antigua Grecia se consideraba la luz Desde la antigua Grecia se consideraba la luz como algo de naturaleza corpuscular, eran como algo de naturaleza corpuscular, eran corpúsculos que formaban el rayo luminoso. corpúsculos que formaban el rayo luminoso. NewtonNewton defendió esta idea: suponía que la luz defendió esta idea: suponía que la luz estaba formada por corpúsculos lanzados a gran estaba formada por corpúsculos lanzados a gran velocidad por los cuerpos emisores de luz. velocidad por los cuerpos emisores de luz. Escribió un tratado de Óptica en el que explicó Escribió un tratado de Óptica en el que explicó multitud de fenómenos que sufría la luz. multitud de fenómenos que sufría la luz. Explicaba fenómenos como la propagación Explicaba fenómenos como la propagación rectilínea, la reflexión y la refracción de la luz rectilínea, la reflexión y la refracción de la luz (había que suponer que la luz viaja a menor (había que suponer que la luz viaja a menor velocidad en el aire que en sólidos y líquidos).velocidad en el aire que en sólidos y líquidos).


Naturaleza de la luz: teoría ondulatoria de Naturaleza de la luz: teoría ondulatoria de HuygensHuygens

En 1678 En 1678 HuygensHuygens defiende un modelo ondulatorio: la luz defiende un modelo ondulatorio: la luz es una onda similar a las ondas sonoras.es una onda similar a las ondas sonoras.

La luz se consideraba una onda mecánica longitudinal, pero La luz se consideraba una onda mecánica longitudinal, pero las ondas mecánicas necesitan un medio para poder las ondas mecánicas necesitan un medio para poder propagarse, y surgió el concepto de éter como el "medio" propagarse, y surgió el concepto de éter como el "medio" en el que estamos inmersos. en el que estamos inmersos.

Esto trajo aún más problemas, y la naturaleza del éter fue Esto trajo aún más problemas, y la naturaleza del éter fue un quebradero de cabeza de muchos científicos.un quebradero de cabeza de muchos científicos.

Explicaba la reflexión y la refracción de la luz.Explicaba la reflexión y la refracción de la luz.

No fue aceptada por la mayoría de científicos debido al No fue aceptada por la mayoría de científicos debido al gran prestigio que tenía Newton.gran prestigio que tenía Newton.


Triunfo de la teoría ondulatoria.Triunfo de la teoría ondulatoria.

En 1801 Thomas En 1801 Thomas YoungYoung realiza los primeros realiza los primeros experimentos de experimentos de interferencias luminosasinterferencias luminosas

En 1808 se realizan las primeras experiencias sobre En 1808 se realizan las primeras experiencias sobre polarización de la luzpolarización de la luz la luz es una la luz es una onda onda TRANSVERSALTRANSVERSAL..

En 1815 Auguste Jean En 1815 Auguste Jean FresnelFresnel realiza las primeras realiza las primeras experiencias de experiencias de difracción con luzdifracción con luz..

Estos hechos fueron decisivos para la aceptación Estos hechos fueron decisivos para la aceptación del modelo ondulatorio. del modelo ondulatorio.


Teoría electromagnética de la luz: MaxwellTeoría electromagnética de la luz: Maxwell

En 1864, En 1864, MaxwellMaxwell estableció la teoría estableció la teoría electromagnética de la luzelectromagnética de la luz. Se basó en los . Se basó en los estudios de estudios de FaradayFaraday del electromagnetismo, del electromagnetismo, y concluyó que y concluyó que las ondas luminosas son de las ondas luminosas son de naturaleza electromagnética. naturaleza electromagnética.

Una Una ONDA ELECTROMAGNÉTICAONDA ELECTROMAGNÉTICA se produce se produce por la variación en algún lugar del espacio de por la variación en algún lugar del espacio de las propiedades eléctricas y magnéticas de la las propiedades eléctricas y magnéticas de la materia. No necesita ningún medio para materia. No necesita ningún medio para propagarse, son ondas transversales.propagarse, son ondas transversales.


Ondas electromagnéticasOndas electromagnéticasEl descubrimiento de las ondas electromagnéticas fue uno El descubrimiento de las ondas electromagnéticas fue uno de los avances más importantes del siglo XIX. de los avances más importantes del siglo XIX.

MaxwellMaxwell postuló la existencia de estas ondas aclarando el postuló la existencia de estas ondas aclarando el problema de la naturaleza de la luz, y además uniendo la problema de la naturaleza de la luz, y además uniendo la electricidad, el magnetismo y la óptica en una misma rama. electricidad, el magnetismo y la óptica en una misma rama. Sin embargo no pudo demostrar su existencia.Sin embargo no pudo demostrar su existencia.

Una carga eléctrica oscilando con una determinada Una carga eléctrica oscilando con una determinada frecuencia, produce ondas electromagnéticas de la misma frecuencia, produce ondas electromagnéticas de la misma frecuencia. La velocidad con la que se propagan estas frecuencia. La velocidad con la que se propagan estas ondas en el vacío es: c = 3 10ondas en el vacío es: c = 3 1088 m/s m/s

Fue Fue HertzHertz 20 años después, en 1887, el primero en 20 años después, en 1887, el primero en producir ondas electromagnéticas y con ello confirmar las producir ondas electromagnéticas y con ello confirmar las leyes de leyes de Maxwell.Maxwell.

Tuvo aceptación general y parecía que el problema Tuvo aceptación general y parecía que el problema histórico sobre la naturaleza de la luz estaba resuelto.histórico sobre la naturaleza de la luz estaba resuelto.


Características de las ondas Características de las ondas elctromagnéticas (I)elctromagnéticas (I)

Son Son originadasoriginadas por por cargas eléctricas aceleradas.cargas eléctricas aceleradas.

Consisten en la Consisten en la variación periódica del estado variación periódica del estado electromagnético del espacioelectromagnético del espacio: Un campo eléctrico : Un campo eléctrico variable produce un campo magnético variable, variable produce un campo magnético variable, éste genera a su vez un campo eléctrico variable éste genera a su vez un campo eléctrico variable y así, sucesivamente.y así, sucesivamente.

No necesitan ningún medio material para No necesitan ningún medio material para propagarse.propagarse.

Son ONDAS Son ONDAS TRANSVERSALESTRANSVERSALES


Propagación de una onda Propagación de una onda electromagnética (I)electromagnética (I)


Propagación de una onda Propagación de una onda electromagnética (II)electromagnética (II)


Características de las ondas Características de las ondas elctromagnéticas (II)elctromagnéticas (II)

Los vectores campo eléctrico y campo magnético Los vectores campo eléctrico y campo magnético varían con el tiempo y la posición según la ecuación de varían con el tiempo y la posición según la ecuación de las ondas armónicas:las ondas armónicas:

EEyy = E = E0 0 sen (sen (ωωt – kx)t – kx)

BBzz = B = B0 0 sen (sen (ωωt – kx)t – kx)Los módulos de los vectores en una posición e Los módulos de los vectores en una posición e instante determinados está relacionados por:instante determinados está relacionados por:

E/B = c E/B = c siendo c la velocidad de la ondasiendo c la velocidad de la onda La velocidad de una onda electromagnética depende de La velocidad de una onda electromagnética depende de las características eléctricas y magnéticas del medio. las características eléctricas y magnéticas del medio. La expresión obtenida por Maxwell es:La expresión obtenida por Maxwell es:

E y B

c 1

0 0


Espectro electromagnéticoEspectro electromagnéticoEspectro de una radiación: conjunto de Espectro de una radiación: conjunto de frecuencias que contiene. frecuencias que contiene.

El espectro electromagnético recorre toda la El espectro electromagnético recorre toda la gama de frecuencias, desde frecuencias gama de frecuencias, desde frecuencias extremedamente bajas (como la frecuencia extremedamente bajas (como la frecuencia de los campos electromagnéticos generados de los campos electromagnéticos generados por corrientes eléctricas que es de 50 y 60 por corrientes eléctricas que es de 50 y 60 Hz), hasta frecuencias extremadamente altas Hz), hasta frecuencias extremadamente altas como pueden ser las de los rayos X que como pueden ser las de los rayos X que llegan hasta 10llegan hasta 102020 Hz Hz

Al avanzar en el espectro Al avanzar en el espectro aumenta la aumenta la frecuenciafrecuencia, , aumentando también la energíaaumentando también la energía del campo electromagnético, lo que lleva del campo electromagnético, lo que lleva directamente a relacionar los efectos que directamente a relacionar los efectos que puede producir el campo electromagnético puede producir el campo electromagnético con su frecuencia. No es lo mismo estar con su frecuencia. No es lo mismo estar expuesto a un campo de radiofrecuencias, expuesto a un campo de radiofrecuencias, como el de la radio AM, que estar expuesto a como el de la radio AM, que estar expuesto a rayos X. rayos X.

La diferencia entre los efectos que provocan La diferencia entre los efectos que provocan en la materia los campos electromagnéticos en la materia los campos electromagnéticos permite clasificarlos en dos grandes grupos: permite clasificarlos en dos grandes grupos: radiaciones ionizantesradiaciones ionizantes y y radiaciones no radiaciones no ionizantes. ionizantes.


Tipos de radiacionesTipos de radiaciones

En las En las radiaciones no ionizantesradiaciones no ionizantes están todas las están todas las frecuencias por debajo de la luz visiblefrecuencias por debajo de la luz visible, y como , y como mucho, pueden dar lugar a un calentamiento mucho, pueden dar lugar a un calentamiento como es el caso de la radiación de microondas, como es el caso de la radiación de microondas, pero no pueden modificar la estructura interna de pero no pueden modificar la estructura interna de la materia. la materia.

En las En las radiaciones ionizantesradiaciones ionizantes se encuentran las se encuentran las radiaciones radiaciones más energéticasmás energéticas, rayos X, rayos , rayos X, rayos gamma y parte de la radiación ultravioleta, todas gamma y parte de la radiación ultravioleta, todas por encima de 10por encima de 101515 Hz. Estas radiaciones son Hz. Estas radiaciones son capaces modificar la estructura interna de la capaces modificar la estructura interna de la materia, pudiendo romper las moléculas y dar materia, pudiendo romper las moléculas y dar lugar a mutaciones al alterar el material genético. lugar a mutaciones al alterar el material genético.

la luz y las ondas electromagnéticas

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