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Refracción en distintos medios.

La óptica es la rama de la física que estudia el comportamiento de la luz, sus características y sus manifestaciones. Abarca el estudio de la reflexión, la refracción, las interferencias, la difracción, la formación de imágenes y la interacción de la luz con la materia.

Contenido

[ocultar] 1 Desarrollo histórico

o 1.1 Reflexión y refracción o 1.2 Interferencia y difracción o 1.3 Primeras teorías y otros fenómenos o 1.4 Aportes de Fresnel o 1.5 La teoría del éter o 1.6 Las ondas luminosas como ondas electromagnéticas o 1.7 La teoría cuántica

2 Teorías científicas 3 Espectro electromagnético 4 Véase también 5 Referencias

6 Enlaces externos

[editar] Desarrollo histórico

[editar] Reflexión y refracción

En la Edad Antigua se conocía la propagación rectilínea de la luz y la reflexión y refracción. Dos filósofos y matemáticos griegos escribieron tratados sobre óptica: Empédocles y Euclides.

Ya en la Edad Moderna René Descartes consideraba la luz como una onda de presión transmitida a través de un medio elástico perfecto (el éter) que llenaba el espacio. Atribuyó los diferentes colores a movimientos rotatorios de diferentes velocidades de las partículas en el medio.

La ley de la refracción fue descubierta experimentalmente en 1621 por Willebrord Snell. En 1657 Pierre de Fermat anunció el principio del tiempo mínimo y a partir de él dedujo la ley de la refracción.

Véase también: Ley de Snell

En la Refraccion el rayo de luz que se atraviesa de un medio transparente a otro, se denomina rayo incidente ; el rayo de luz que se desvía al ingresar al segundo medio transpartente se denomina rayo refractado ; el ángulo en que el rayo incidente, al ingresar al segundo medio, forma con la perpendicular al mismo, se denomina ángulo de incidencia; el ángulo que el rayo incidente forma con el rayo refractado, al desviarse, se denomina ángulo de refraccion

[editar] Interferencia y difracción

Interferencia (esquema simulado).

Robert Boyle y Robert Hooke y a dicha teoria la propuso Isaac Newton, los demas descubrieron, de forma independiente, el fenómeno de la interferencia conocido como anillos de Newton. Hooke también observó la presencia de luz en la sombra geométrica, debido a la difracción, fenómeno que ya había sido descubierto por Francesco Maria Grimaldi. Hooke pensaba que la luz consistía en vibraciones propagadas instantáneamente a gran velocidad y creía que en un medio homogéneo cada vibración generaba una esfera que crece de forma regular. Con estas ideas, Hooke intentó explicar el fenómeno de la refracción e interpretar los colores. Sin embargo, los estudios que aclararon las propiedades de los 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 caracteriza por una refractabilidad específica. Las dificultades que la teoría

ondulatoria se encontraba para explicar la propagación rectilínea de la luz y la polarización (descubierta por Huygens) llevaron a Newton a inclinarse por la teoría corpuscular, que supone que la luz se propaga desde los cuerpos luminosos en forma de partículas.

Dispersión de la luz en dos prismas de distinto material.

En la época en que Newton publicó su teoría del color, no se conocía si la luz se propagaba instantáneamente o no. El descubrimiento de la velocidad finita de la luz lo realizó en 1675 Olaf Römer a partir de observaciones de los eclipses de Júpiter.

[editar] Primeras teorías y otros fenómenos

Por su parte, Hooke fue de los primeros defensores de la teoría ondulatoria que fue extendida y mejorada por Christian Huygens que enunció el principio que lleva su nombre, según el cual cada punto perturbado por una onda puede considerarse como el centro de una nueva onda secundaria, la envolvente de estas ondas secundarias define el frente de onda en un tiempo posterior. Con la ayuda de este principio, consiguió deducir las leyes de la reflexión y refracción. También pudo interpretar la doble refracción del espato de Islandia, fenómeno descubierto en 1669 por Erasmus Bartholinus, gracias a la suposición de la transmisión de una onda secundaria elipsoidal, además de la principal de forma esférica. Durante esta investigación Huygens descubrió la polarización. Cada uno de los dos rayos emergentes de la refracción del espato de Islandia puede extinguirse haciéndolo pasar por un segundo cristal del mismo material, rotado alrededor de un eje con la misma dirección que el rayo luminoso. Fue sin embargo Newton el que consiguió interpretar este fenómeno, suponiendo que los rayos tenían “lados”, propiedad que le pareció una objeción insuperable para la teoría ondulatoria de la luz, ya que en aquella época los científicos sólo estaban familiarizados con las ondas longitudinales.

El prestigio de Newton, indujo el rechazo por parte de la comunidad científica de la teoría ondulatoria, durante casi un siglo, con algunas excepciones, como la de Leonhard Euler. No fue hasta el comienzo del Siglo XIX en que nuevos progresos llevaron a la aceptación

generalizada de la teoría ondulatoria. El primero de ellos fue la enunciación por Thomas Young en 1801, del principio de interferencia y la explicación de los colores de películas delgadas. Sin embargo, como fueron expresadas en términos cualitativos no consiguieron reconocimiento generalizado. En esta misma época Étienne-Louis Malus describió la polarización por reflexión, en 1808 observó la reflexión del Sol desde una ventana a través de un cristal de espato de Islandia y encontró que las dos imágenes birrefringentes variaban sus intensidades relativas al rotar el cristal, aunque Malus no intentó interpretar el fenómeno.

La naturaleza de la luz

S on tantas las razones que se pueden invocar para avalar nuestras palabras introductorias sobre la luz que es un

trabajo difícil la elección de un ejemplo cuya descripción pueda sintetizar los alcances que ha tenido y tiene para el desarrollo, evolución y comprensión de las teorías de la física y sus leyes. Muchas veces, y durante procesos de aplicación de leyes que funcionan, la particular naturaleza de la luz suele conducir a emocionantes descubrimientos físicos, nuevos y no directamente relacionados con la ley misma. Un ejemplo antiguo de ello tiene que ver con la ley universal de la gravedad y los satélites de Júpiter. En el siglo XVII el astrónomo danés Ole Roemer observó el movimiento de las lunas de Júpiter y advirtió un hecho curioso. En determinado momento del año, las lunas reaparecían por detrás de Júpiter más o menos cuatro minutos antes de lo que podría esperarse si se aplicara de manera directa la ley de Newton. Seis meses después, las lunas aparecen cuatro minutos más tarde. Roemer dedujo que ésta no era una falla de la ley en cuestión, sino más bien una indicación de que la luz viaja a una velocidad finita. Recuérdese aquí que la luz atraviesa la distancia entre la Tierra y el Sol en aproximadamente ocho minutos. Así, en un determinado momento del año, la Tierra está ocho "minutos-luz" más cerca de Júpiter de lo que está cuando se encuentra al otro lado de su órbita alrededor del Sol. Esto explica la diferencia de ocho minutos en la medición del tiempo de las órbitas de los satélites de Júpiter. De esta manera, Roemer pudo hacer una estimación exacta de la velocidad de la luz más de doscientos años antes de que se la midiera directamente. He colocado este ejemplo, únicamente con el objetivo de graficar la influencia de la luz para el quehacer, especialmente, de la física teórica y de la astronomía.

CONCEPCIONES TEÓRICAS SOBRE LA NATURALEZA DE LA LUZ

Los antiguos filósofos ya conocían algunos hechos sobre la naturaleza y propagación de la luz. Así se atribuye a

Euclides el descubrimiento de las leyes de la reflexión de la luz (300 años a.C.). Pero es a mediados del siglo XVII cuando aparecen casi conjuntamente dos teorías acerca de la naturaleza de la luz. El genial científico inglés Isaac Newton, en la segunda mitad del siglo XVII, y su compatriota contemporáneo Christian Huygens, desarrollaron la óptica y la teoría acerca de la naturaleza de la luz.

TEORÍA CORPUSCULAR

Newton descubre en 1666 que la luz natural, al pasar a través de un prisma es separada en una gama de colores que

van desde el rojo al azul. Newton concluye que la luz blanca o natural está compuesta por todos lo colores del arcoiris. Isaac Newton propuso una teoría corpuscular para la luz en contraposición a un modelo ondulatorio propuesto por Huygens. Supone que la luz está compuesta por una granizada de corpusculos o partículas luminosos, los cuales se propagan en línea recta , pueden atravesar medios transparentes y ser reflejados por materias opacas. Esta teoría explica la propagación rectilínea de la luz, la refracción y reflexión; pero no explica los anillos de Newton (irisaciones en

las láminas delgadas de los vidrios), que sí lo hace la teoría de Huygens como veremos más adelante, ni tampoco los fenómenos de interferencia y difracción. Newton, experimentalmente demostró que la luz blanca, al traspasar un prisma, se dispersa en rayos de colores y que éstos, a su vez, al pasar por un segundo prisma no se descomponen, sino que son homogéneos. De esta descomposición de la luz deduce y demuestra que al dejar caer los rayos monocromáticos sobre un prisma, éstos se recombinan para transformarse en luz blanca. Se desprende así que ésta resulta de una combinación varia de rayos coloreados que poseen diferentes grados de refrangibilidad; desde el violeta –el más refrangible- hasta el rojo –que tiene el menor índice de refracción -. La banda de los colores prismáticos forma el espectro, cuya investigación y estudio conduciría, en la segunda mitad del siglo XIX, a varios hallazgos ribeteados con el asombro. Tal como ya lo enunciamos en párrafos precedentes, Newton consideró a la luz semejante a un flujo de proyectiles que son emitidos por un cuerpo que genera luminosidad. Supuso que la visión era la consecuencia de la colisión de granizadas de proyectiles que impactaban en los ojos. Con su hipótesis corpuscular, intentó explicar el hermoso fenómeno de los anillos de colores engendrados por láminas delgadas (los famosos anillos de Newton) e interpretó igualmente la refracción de la luz dentro de la hipótesis corpuscular, aceptando que las partículas luminosas, al pasar de un ambiente poco denso (aire) a otro más denso (cristales), aumentan su velocidad debido a una atracción más fuerte. Esta conclusión, en nada es coincidente, como veremos más adelante, con la teoría ondulatoria de la luz, la que propugna una propagación más lenta de la luz en el paso a través de materiales más densos. La teoría sobre una naturaleza corpuscular de la luz, sustentada por el enorme prestigio de Newton, prevaleció durante el siglo XVIII, pero debió ceder hacia mediados del siglo XIX frente a la teoría ondulatoria que fue contrastada con éxito con la experiencia. Ahora, como también veremos más adelante, el descubrimiento de nuevos fenómenos ha llevado –sin arrinconar la teoría ondulatoria- a una conciliación de ambas ponencias teóricas.

TEORÍA ONDULATORIA

Propugnada por Christian Huygens en el año 1678, describe y explica lo que hoy se considera como leyes de reflexión

y refracción. Define a la luz como un movimiento ondulatorio semejante al que se produce con el sonido. Ahora, como los físicos de la época consideraban que todas las ondas requerían de algún medio que las transportaran en el vacío, para las ondas lumínicas se postula como medio a una materia insustancial e invisible a la cual se le llamó éter (cuestión que es tratada con mayores detalles en la separata 4.03 de este mismo capítulo). Justamente la presencia del éter fue el principal medio cuestionador de la teoría ondulatoria. En ello, es necesario equiparar las vibraciones luminosas con las elásticas transversales de los sólidos sin que se transmitan, por lo tanto, vibraciones longitudinales. Aquí es donde se presenta la mayor contradicción en cuanto a la presencia del éter como medio de transporte de ondas, ya que se requeriría que éste reuniera alguna característica sólida pero que a su vez no opusiera resistencia al libre transito de los cuerpos sólidos. (Las ondas transversales sólo se propagan a través de medios sólidos.) En aquella época, la teoría de Huygens no fue muy considerada, fundamentalmente, y tal como ya lo mencionamos, dado al prestigio que alcanzó Newton. Pasó más de un siglo para que fuera tomada en cuenta la Teoría Ondulatoria de la luz. Los experimentos del médico inglés Thomas Young sobre los fenómenos de interferencias luminosas, y los del físico francés Auguste Jean Fresnel sobre la difracción fueron decisivos para que ello ocurriera y se colocara en la tabla de estudios de los físicos sobre la luz, la propuesta realizada en el siglo XVII por Huygens. Young demostró experimentalmente el hecho paradójico que se daba en la teoría corpuscular de que la suma de dos fuentes luminosas pueden producir menos luminosidad que por separado. En una pantalla negra practica dos minúsculos agujeros muy próximos entre sí: al acercar la pantalla al ojo, la luz de un pequeño y distante foco aparece en forma de anillos alternativamente brillantes y oscuros. ¿Cómo explicar el efecto de ambos agujeros que por separado darían un campo iluminado, y combinados producen sombra en ciertas zonas? Young logra explicar que la alternancia de las franjas por la imagen de las ondas acuáticas. Si las ondas suman sus crestas hallándose en concordancia de fase, la vibración resultante será intensa. Por el contrario, si la cresta de una onda coincide con el valle de la otra, la vibración resultante será nula. Deducción simple imputada a una interferencia y se embriona la idea de la luz como estado vibratorio de una materia insustancial e invisible, el éter, al cual se le resucita. Ahora bien, la colaboración de Auguste Fresnel para el rescate de la teoría ondulatoria de la luz estuvo dada por el aporte matemático que le dio rigor a las ideas propuestas por Young y la explicación que presentó sobre el fenómeno de la polarización al transformar el movimiento ondulatorio longitudinal, supuesto por Huygens y ratificado por Young, quien creía que las vibraciones luminosas se efectuaban en dirección paralela a la propagación de la onda luminosa, en transversales. Pero aquí, y pese a las sagaces explicaciones que incluso rayan en las adivinanzas dadas por Fresnel, inmediatamente queda presentada una gran contradicción a esta doctrina, ya que no es posible que se pueda propagar en el éter la luz por medio de ondas transversales, debido a que éstas sólo se propagan en medios sólidos. En su trabajo, Fresnel explica una multiplicidad de fenómenos manifestados por la luz polarizada. Observa que dos rayos polarizados ubicados en un mismo plano se interfieren, pero no lo hacen si están polarizados entre sí cuando se encuentran perpendicularmente. Este descubrimiento lo invita a pensar que en un rayo polarizado debe ocurrir algo perpendicularmente en dirección a la propagación y establece que ese algo no puede ser más que la propia vibración luminosa. La conclusión se impone: las vibraciones en la luz no pueden ser longitudinales, como Young lo propusiera, sino perpendiculares a la dirección de propagación, transversales. Las distintas investigaciones y estudios que se realizaron sobre la naturaleza de la luz, en la época en que nos encontramos de lo que va transcurrido del relato, engendraron aspiraciones de mayores conocimientos sobre la luz. Entre ellas, se encuentra la de lograr medir la velocidad de la luz con mayor exactitud que la permitida por las observaciones astronómicas. Hippolyte Fizeau (1819- 1896) concretó el proyecto en 1849 con un clásico experimento. Al hacer pasar la luz reflejada por dos espejos entre los intersticios de una rueda girando rápidamente, determinó la velocidad que podría tener la luz en su trayectoria, que estimó aproximadamente en 300.000 km./s. Después de Fizeau, lo siguió León Foucault (1819 – 1868) al medir la velocidad de propagación de la luz a través del agua. Ello fue de gran interés, ya que iba a servir de criterio entre la teoría corpuscular y la ondulatoria. La primera, como señalamos, requería que la velocidad fuese mayor en el agua que en el aire; lo contrario exigía, pues, la segunda. En sus experimentos, Foucault logró comprobar, en 1851, que la velocidad de la luz cuando transcurre por el agua es inferior a la que desarrolla cuando

transita por el aire. Con ello, la teoría ondulatoria adquiere cierta preeminencia sobre la corpuscular, y pavimenta el camino hacia la gran síntesis realizada por Maxwell.

TEORÍA ELECTROMAGNÉTICA

S i bien en la capítulo 04 de este ensayo nos referiremos a ella con una relativa extensión, cuando hablemos del

electromagnetismo, aquí podemos señalar sucintamente que fue desarrollada por quien es considerado el más imaginativo de los físicos teóricos del siglo XIX, nos referimos a James Clerk Maxwell (1831-1879). Este físico inglés dio en 1865 a los descubrimientos, que anteriormente había realizado el genial autodidacta Michael Faraday, el andamiaje matemático y logró reunir los fenómenos ópticos y electromagnéticos hasta entonces identificados dentro del marco de una teoría de reconocida hermosura y de acabada estructura. En la descripción que hace de su propuesta, Maxwell propugna que cada cambio del campo eléctrico engendra en su proximidad un campo magnético, e inversamente cada variación del campo magnético origina uno eléctrico. Dado que las acciones eléctricas se propagan con velocidad finita de punto a punto, se podrán concebir los cambios periódicos - cambios en dirección e intensidad - de un campo eléctrico como una propagación de ondas. Tales ondas eléctricas están necesariamente acompañadas por ondas magnéticas indisolublemente ligadas a ellas. Los dos campos, eléctrico y magnético, periódicamente variables, están constantemente perpendiculares entre sí y a la dirección común de su propagación. Son, pues, ondas transversales semejantes a las de la luz. Por otra parte, las ondas electromagnéticas se transmiten, como se puede deducir de las investigaciones de Weber y Kohlrausch, con la misma velocidad que la luz. De esta doble analogía, y haciendo gala de una espectacular volada especulativa Maxwell termina concluyendo que la luz consiste en una perturbación electromagnética que se propaga en el éter. Ondas eléctricas y ondas luminosas son fenómenos idénticos. Veinte años más tarde, Heinrich Hertz (1857-1894) comprueba que las ondas hertzianas de origen electromagnético tienen las mismas propiedades que las ondas luminosas, estableciendo con ello, definitivamente, la identidad de ambos fenómenos. Hertz, en 1888, logró producir ondas por medios exclusivamente eléctricos y, a su vez, demostrar que estas ondas poseen todas las características de la luz visible, con la única diferencia de que las longitudes de sus ondas son manifiestamente mayores. Ello, deja en evidencia que las ondas eléctricas se dejan refractar, reflejar y polarizar, y que su velocidad de propagación es igual a la de la luz. La propuesta de Maxwell quedaba confirmada: ¡la existencia de las ondas electromagnéticas era una realidad inequívoca! Establecido lo anterior, sobre la factibilidad de transmitir oscilaciones eléctricas sin inalámbricas, se abrían las compuertas para que se produjera el desarrollo de una multiplicidad de inventivas que han jugado un rol significativo en la evolución de la naturaleza humana contemporánea. Pero las investigaciones de Maxwell y Hertz no sólo se limitaron al ámbito de las utilizaciones prácticas, sino que también trajeron con ellas importantes consecuencias teóricas. Todas las radiaciones se revelaron de la misma índole física, diferenciándose solamente en la longitud de onda en la cual se producen. Su escala comienza con las largas ondas hertzianas y, pasando por la luz visible, se llegan a la de los rayos ultravioletas, los rayos X, los radiactivos, y los rayos cósmicos.

Ahora, la teoría electromagnética de Maxwell, pese a su belleza, comporta debilidades, ya que deja sin explicación fenómenos tan evidentes como la absorción o emisión; el fotoeléctrico, y la emisión de luz por cuerpos incandescentes. En consecuencia, pasado el entusiasmo inicial, fue necesario para los físicos, como los hizo Planck en 1900, retomar la teoría corpuscular. Pero la salida al dilema que presentaban las diferentes teorías sobre la naturaleza de la luz, empezó a tomar forma en 1895 en la mente de un estudiante de dieciséis años, Albert Einstein, que en el año 1905, en un ensayo publicado en el prestigioso periódico alemán Anales de la física, abre el camino para eliminar la dicotomía que existía sobre las consideraciones que se hacían sobre la luz al introducir el principio que más tarde se haría famoso como relatividad.

L a luz es, de acuerdo a la visión actual, una onda, más precisamente una oscilación electromagnética, que se propaga

en el vacío o en un medio transparente, cuya longitud de onda es muy pequeña, unos 6.500 Å para la luz roja y unos 4.500 Å para la luz azul. (1Å = un Angstrom, corresponde a una décima de milimicra, esto es, una diez millonésima de milímetro).

Por otra parte, la luz es una parte insignificante del espectro electromagnético. Más allá del rojo está la radiación infrarroja; con longitudes de ondas aún más largas la zona del infrarrojo lejano, las microondas de radio, y luego toda la gama de las

ondas de radio, desde las ondas centimétricas, métricas, decamétricas, hasta las ondas largas de radiocomunicación, con longitudes de cientos de metros y más. Por ejemplo, el dial de amplitud modulada, la llamada onda media, va desde 550 y 1.600 kilociclos por segundo, que corresponde a una longitud de onda de 545 a 188 metros, respectivamente.

Espectro electromagnético.- La región correspondiente a la luz es una disminuta ventana en todo el espectro. La atmósfera terrestre sólo es transparente en la región óptica y de ondas de radio. El infrarrojo se puede observar desde gran altura con globos o satélites, al igual que los rayos , rayos X, y la radiación ultravioleta.

En física, se identifica a las ondas por lo que se llama longitud de onda, distancia entre dos máximos y por su frecuencia, número de oscilaciones por segundo, que se cuenta en un punto, y se mide en ciclos por segundo (oscilaciones por segundo). El producto de ambas cantidades es igual a la velocidad de propagación de la onda.

Representación de una onda. Se llama longitud de onda a la distancia entre dos "valles" o dos "montes".

En el otro extremos del espectro electromagnético se encuentra la radiación ultravioleta, luego los rayos X y a longitudes de onda muy disminutas los rayos . La atmósfera terrestre es transparente sólo en la región óptica, algo en el infrarrojo y en la zona de ondas de radio. Por ello, es que la mayor información que hemos obtenido sobre el universo ha sido a través de la ventana óptica, aunque en las últimas décadas la radioastronomía ha venido jugando un rol sustancial en la entrega de conocimientos sobre el cosmos, proporcionando datos cruciales. Observaciones en el ultravioleta, rayos X y , como así también de parte del infrarrojo, hay que efectuarlas con instrumentos ubicados fuera de la atmósfera de la Tierra. Sin embargo, es posible también obtener resultados en el infrarrojo con instrumentación alojada en observatorios terrestres empotrados a gran altura sobre el nivel del mar o con tecnología puesta en aviones o globos que se eleven por sobre la baja atmósfera, que contiene la mayor parte del vapor de agua, que es la principal causa de la absorción atmosférica en el infrarrojo.

Optica geometrica

1. Optica Geométrica

La óptica geométrica se fundamenta en la teoría de los rayos de luz, la

cual considera que cualquier objeto visible emite rayos rectos de luz en

cada punto de él y en todas direcciones a su alrededor. Cuando estos

rayos inciden sobre otros cuerpos pueden ser absorbidos, reflejados o

desviados, pero si penetran en el ojo estimularan el sentido de la vista.

2. Propagación De La Luz

La luz se propaga en línea recta a una velocidad de 3*108 m/s en el

vacío. Una demostración experimental de este principio es el hecho de

que los cuerpos produzcan sombras bien definidas.

Un cuerpo opaco es aquel que no permite el paso de la luz a través de

el; por lo tanto, si se recibe rayos luminosos, por lo que se ve con

claridad cualquier objeto colocado al otro lado de el parabrisas de un

auto; un cuerpo traslucido deja pasar la luz pero la difunde de tal

manera que las cosas no pueden ser distinguidas claramente a través

de ellos, como es el caso de una hoja de papel.

Intensidad luminosa y flujo luminoso

La fotometría es la parte de la óptica cuyo objetivo es determinar las

intensidades de las fuentes luminosas y las iluminaciones de las

superficies.

Al observar todas las cosas de nuestro alrededor, encontraremos que

algunas de ellas emiten luz y otras las reflejan. A los cuerpos

productores de luz, como el sol, una hoguera, o una vela, se les llama

cuerpos luminosos o fuentes de luz. Los cuerpos que reciben rayos

luminosos, como un árbol, una mesa, etc., se denominan cuerpos

iluminados.

La intensidad luminosa es la cantidad de luz producida o emitida por un

cuerpo luminoso. Para cuantificar la intensidad luminosa de una fuente

de luz se utiliza la candela (cd) y la bujía decimal.

La canela equivale a 1/60 de la intensidad luminosa que emite 1cm2 de

un cuerpo negro a la temperatura del punto de fusión del platino

(1773°c).

Una bujía decimal equivale a la intensidad luminosa producida por una

vela de 2cm de diámetro, cuya llama es de 5cm de altura.

Una intensidad luminosa de una candela equivale a una intensidad

luminosa de una bujía decimal: 1 cd= 1 bd.

El flujo luminoso es la cantidad de energía luminosa que atraviesa en la

unidad de tiempo una superficie normal (perpendicular) a los rayos de

luz.

La unidad del flujo luminoso es el lumen (lm) . Un lumen es el flujo

luminoso recibido durante un segundo por una superficie de 1m2 ,

limitado dentro de una esfera de radio y en cuyo centro se encuentra

una fuente con intensidad luminosa de una candela.

Iluminación Y La Ley De La Iluminación

Una superficie esta iluminada cuando recibe una cierta cantidad de luz.

Es muy importante para nuestra salud contar con una

iluminaciónadecuada para según la actividad que vallamos a realizar;

ejemplo, hacer ejercicio a luz del día por un lapso de tiempo no muy

grande resulta bueno para el organismo, pero, leer con los rayos

emitidos directamente por el sol es nocivo para la salud.

La iluminación es la cantidad de luz que reciben las superficies de los

cuerpos. Su unidad de medida es el lux (lx).

Un lux es la iluminación producida por una candela o por una bujía

decimal sobre una superficie de 1m2 que se encuentra a 1 metro de

distancia

Un lux es la iluminación producida por una candela o por una bujía

decimal sobre una superficie de 1m2 que se encuentra a 1 metro de

distancia

1 lux = 1 cd = 1 bd

m2 m2

Principio de Fresnel - HuygensDe Wikipedia, la enciclopedia libre

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El principio de Huygens es un método de análisis aplicado a los problemas de propagación de ondas. Afirma que todo punto de un frente de onda inicial puede considerarse como una fuente de ondas esféricas secundarias que se extienden en todas las direcciones con la misma velocidad, frecuencia y longitud de onda que el frente de onda del que proceden.

Esta visión de la propagación de las ondas ayuda a entender mejor una variedad de fenómenos de onda, tales como la difracción. La Ley de Snell también puede ser explicada según este principio.

Por ejemplo, si dos sitios están conectados por una puerta abierta y se produce un sonido en una esquina lejana de uno de ellos, una persona en el otro cuarto oirá el sonido como si se originara en el umbral. Por lo que se refiere el segundo cuarto, el aire que vibra en el umbral es la fuente del sonido. Lo mismo ocurre para la luz al pasar el borde de un obstáculo, pero esto no es fácilmente observable debido a la corta longitud de onda de la luz visible. La interferencia de la luz de áreas con distancias variables del frente de onda móvil explica los máximos y los mínimos observables como franjas de difracción. Ver, por ejemplo, el experimento de la doble rendija

http://www.walter-fendt.de/ph11s/huygenspr_s.htm

indice de reflexion y refraccion

ÁNGULO DE INCIDENCIA Y ÁNGULO DE REFRACCIÓN

Se llama ángulo de incidencia -i- al formado por el rayo incidente y la normal. La normal es una recta imaginaria perpendicular a la superficie de separación de los dos medios en el punto de contacto del rayo.

El ángulo de reflexión -r- será el formado por el rayo reflejado y la normal.

El ángulo de refracción -r'- es el formado por el rayo refractado y la normal.

REFLEXIÓN: LEYES

Cuando un rayo incide sobre una superficie pulida y lisa y rebota hacia el mismo medio decimos que se refleja y cumple las llamadas "leyes de la reflexión" :1.- El rayo incidente forma con la normal un ángulo de incidencia que es igual al ángulo que forma el rayo reflejado con la normal, que se llama ángulo reflejado.2.- El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal están en el mismo plano. (Si el rayo incidente se acerca al 2º medio en el plano del papel, el reflejado estará en ese plano y no se irá ni hacia adelante ni hacia atrás).

Pulsa aquí para ver una película de la reflexión de un rayo láser en una superficie metálica

La luz se refleja tambien en las superficies que no son lisas pero lo hace originando rayos que no son paralelos entre sí. Cada rayo del haz cumple las leyes de la reflexión, pero como la superficie es irregular las normales no son paralelas entre sí y, en consecuencia, los rayos reflejados no rebotan

paralelos entre sí y la luz sale difusa. Gracias a que la luz que se refleja en nuestra cara es difusa se nos puede ver, si no deslumbraríamos :-)

Aplicación interactiva

INDICE DE REFRACCIÓN

Se llama índice de refracción absoluto "n" de un medio transparente al cociente entre la velocidad de la luz en el vacío "c" y la velocidad que tiene la luz en ese medio "v". El valor de "n" es siempre adimensional y mayor que la unidad y es una constante característica de cada medio: n=c/v.

Se puede establecer una relación entre los índices de los dos medios n2 y n1. En el applet de esta práctica se manejan estas relaciones.

Luz (onda electromagnética ):

Substancias Aire Agua Plexiglás Diamante

Indices de refracción 1.00029 1.333 1.51 2.417

Ondas de Sonido :

material Airevapor de

aguaAgua dulce

Agua de mar

Aluminio

Velocidad del sonido (m/s)

331 401 1493 1513 5104

REFRACCIÓN: LEYES

Se dice que un rayo se refracta (cambia de dirección) cuando pasa de un medio a otro en el que viaja con distinta velocidad. En la refracción se cumplen las siguientes leyes:

1.- El rayo incidente, el rayo refractado y la normal están en el mismo plano.

2.- Se cumple la ley de Snell:

sen i / senr=v1 / v 2

y teniendo en cuenta los índices de refracción:

n1 sen i=n2 sen r.

La luz se refracta porque se propaga con distinta velocidad en el nuevo medio. Como la frecuencia de la vibración no varía al pasar de un medio a otro, cambia la longitud de onda de la luz como consecuencia del cambio de velocidad. La onda al refractarse cambia su longitud de onda. e=v·t que equivale a =v·T =v /

Un rayo incidente cambia más o menos de dirección según el ángulo con el que incide y según la relación de los índices de refracción de los medios por los que se mueve.

Aplicación interactiva

Pulsa aquí para ver la película que muestra la refracción en las caras de un prisma

Con un sencillo punteo láser y un prisma de cristal dentro de un recipiente que tiene agua con unas pocas gotas de leche, puedes ver la trayectoria de rayo de luz dentro del agua al reflejarse y refractarse. Observa que siempre que hay reflexión hay refracción.

ÁNGULO LÍMITE

 

Si n2 es mayor que n1, como en el caso de la luz cuando pasa desde el aire (n 1 ) al vidrio o al agua (n2 ), el rayo refractado se curva y se acerca a la normal tal como indica la figura anterior. En caso contrario, es decir, si el rayo de luz pasara del medio 2 (agua) al medio 1 (aire) se alejaría de la normal.

Cuando el rayo de luz pasa de un medio por donde viaja más lento a otro en que viaja más rápido, se aleja de la normal, ....

pero puede llegar un momento en que a un determinado ángulo de incidencia le corresponde uno de refracción de 90º y entonces el rayo refractado saldrá "rasante" con la superficie de separación de ambos medios. Este ángulo de incidencia es el llamado ángulo límite o ángulo crítico. Para ángulos de incidencia mayores a él, el ángulo de refracción será mayor de 90º y el rayo no será refractado, puesto que no pasa de un medio a otro, produciéndose una reflexión total interna.

Pulsa aquí para ver una película que muestra la reflexión interna para un rayo incidente con ángulo superior al ángulo límite (un puntero láser lanza un rayo desde debajo de la superficie de agua con unas gotas de leche que nos permite ver su trayectoria. En realidad iluminamos desde el aire, primero el rayo pasa del aire al cristal de la pared del recipiente de este al agua y después rebota en la superficie del agua y se refleja hacia el interior).

 

SIEMPRE QUE SE PRODUCE REFRACCIÓN SE PRODUCE REFLEXIÓN

Practica con esta aplicación

Una parte del rayo incidente se refleja y otra se refracta. Cuando un rayo se refleja sin penetrar en el otro medio, parte de él es absorbido por la interacción con los átomos. Siempre que la radiación atraviesa un medio parte de ella es absorbida por el medio (no se transmite toda).

Ley de SnellDe Wikipedia, la enciclopedia libre

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La ley de Snell es una fórmula simple utilizada para calcular el ángulo de refracción de la luz al atravesar la superficie de separación entre dos medios de propagación de la luz (o cualquier onda electromagnética) con índice de refracción distinto. El nombre proviene de su descubridor, el matemático holandés Willebrord Snel van Royen (1580-1626). Le pusieron "Snell" debido a su apellido pero le pusieron dos "l" por su nombre Willebrord el cual lleva dos "l". La ley de snell es muy utilizada en muchos casos. La misma afirma que el producto del índice de refracción por el seno del ángulo de incidencia es constante para cualquier rayo de luz incidiendo sobre la superficie separatriz de dos medios. Aunque la ley de Snell fue formulada para explicar los fenómenos de refracción de la luz se puede aplicar a todo tipo de ondas atravesando una superficie de separación entre dos medios en los que la velocidad de propagación de la onda varíe.

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[ocultar] 1 Descripción óptica 2 Reflexión Interna Total 3 Historia

4 Enlaces externos

Descripción óptica [editar]

Una parte de la luz incidente se refleja en la frontera y la otra parte se transmite al otro medio. En el dibujo, .

Consideremos dos medios caracterizados por índices de refracción y separados por una superficie S. Los rayos de luz que atraviesen los dos medios se refractarán en la superficie variando su dirección de propagación dependiendo del radio entre los índices de refracción

y .

Para un rayo luminoso con un ángulo de incidencia sobre el primer medio, ángulo entre la normal a la superficie y la dirección de propagación del rayo, tendremos que el rayo se propaga en el segundo medio con un ángulo de refracción cuyo valor se obtiene por medio de la ley de Snell.

Obsérvese que para el caso de (rayos incidentes de forma perpendicular a la superficie) los rayos refractados emergen con un ángulo para cualquier y .

La simetría de la ley de Snell implica que las trayectorias de los rayos de luz son reversibles. Es decir, si un rayo incidente sobre la superficie de separación con un ángulo de incidencia se refracta sobre el medio con un ángulo de refracción , entonces un rayo incidente en la dirección opuesta desde el medio 2 con un ángulo de incidencia se refracta sobre el medio 1 con un ángulo .

Una regla cualitativa para determinar la dirección de la refracción es que el rayo en el medio de mayor índice de refracción se acerca siempre a la dirección de la normal a la superficie. La velocidad de la luz en el medio de mayor índice de refracción es siempre menor.

La ley de Snell se puede derivar a partir del principio de Fermat, que indica que la trayectoria de la luz es aquella en la que los rayos de luz necesitan menos tiempo para ir de un punto a otro. En una analogía clásica propuesta por el físico Richard Feynman, el área de un índice de refracción más bajo es substituida por una playa, el área de un índice de refracción más alto por el mar, y la manera más rápida para un socorrista en la playa de

rescatar a una persona que se ahoga en el mar es recorrer su camino hasta ésta a través de una trayectoria que verifique la ley de Snell, es decir, recorriendo mayor espacio por el medio más rápido y menor en el medio más lento girando su trayectoria en la intersección entre ambos.

Reflexión Interna Total [editar]

Cuando el ángulo de incidencia es mayor o igual al ángulo crítico, la luz no puede refractarse y se refleja totalmente en la frontera. Los ángulos del dibujo corresponden a la frontera aire-agua. los rayos dibujados en verde están en reflexión total.

Un rayo de luz propagándose en un medio con índice de refracción incidiendo con un ángulo sobre una superficie sobre un medio de índice con puede reflejarse totalmente en el interior del medio de mayor índice de refracción. Este fenómeno se conoce como reflexión interna total o ángulo límite y se produce para ángulos de incidencia mayores que un valor crítico cuyo valor es:

En la ley de Snell:

si , entonces . Eso significa que cuando aumenta, llega a radianes (90°) antes que . el rayo refractado (o transmitido) sale paralelo a la frontera. Si aumenta aún más, como no puede ser mayor que , no hay transmisión al otro medio y la luz se refleja totalmente.

La reflexión es realmente total (100%) y sin pérdidas. Es decir, mejor que los espejos metálicos (plata, aluminio) que solo reflejan 96% de la potencia luminosa incidente.

[editar] Ángulo crítico

El ángulo crítico también es el ángulo mínimo de incidencia en el cual se produce la reflexión interna total. El ángulo de incidencia se mide respecto a la normal de la separación de los medios. El ángulo crítico viene dado por:

,

donde n1 y n2 son los índices de refracción de los medios con n2 < n1. Esta ecuación es una simple aplicación de la ley de Snell donde el ángulo de refracción es 90°.

Espejos planos y esfericos

7 Espejos Planos

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

Consideremos un rayo de luz que se refracta desde un medio de índice n a otro hipotético de índice de refracción -n. Aplicando la ley de Snell:

n sen i = -n sen r

  De donde se deduce que: i = -r

  Un ángulo de refracción negativo equivale a una inversión en el sentido del rayo.

En un espejo plano las posiciones x y x´ de un objeto y su imagen están

relacionadas: x = x´

 

La imagen es virtual, pues se forma con las prolongaciones de los rayos.

 

8 Espejos esféricos. formación de imágenes por espejos esféricos

Un espejo esférico está caracterizado por su radio de curvatura R. En el caso de los espejos esféricos solo existe un punto focal F=F´=R/2 cuya posición coincide con el punto medio entre el centro del espejo y el vértice del mismo. Se encontrará a la izquierda del vértice para los espejos cóncavos y a la derecha para los espejos convexos.

El aumento del espejo será A =y´/y y dependerá de la curvatura del espejo y de la posición del objeto.

Formación de imágenes

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.

Hay que distinguir entre los espejos cóncavos y los convexos:

Espejos cóncavos:

Objeto situado a la izquierda del centro de curvatura. La imagen es real, invertida y situada entre el centro y el foco. Su tamaño es menor que el objeto.

Objeto situado en el centro de curvatura. La imagen es real, invertida y situada en el mismo punto. Su tamaño igual que el objeto.

Objeto situado entre el centro de curvatura y el foco. La imagen es real, invertida y situada a la izquierda del centro de curvatura. Su tamaño es mayor que el objeto.

Objeto situado en el foco del espejo. Los rayos reflejados son paralelos y la imagen se forma en el infinito.

Objeto situado a la derecha del foco. La imagen es virtual,  y conserva su orientación. Su tamaño es mayor que el objeto.

 

a) Objeto situado a la izquierda del centro de

curvatura. La imagen es real, invertida y situada entre el centro y el foco. Su tamaño es menor que

el objeto.

b) Objeto situado en

el centro de curvatura. La imagen

es real, invertida y situada en el mismo punto. Su tamaño

igual que el objeto.

c) Objeto situado entre el

centro de curvatura y el foco. La imagen es

real, invertida y

situada a la izquierda del centro

de curvatura. Su tamaño es mayor

que el objeto.

d) Objeto situado en el foco del

espejo. Los rayos

reflejados son

paralelos y la imagen

se forma en el infinito.

e) Objeto situado a la derecha del

foco. La imagen es virtual,  y

conserva su orientación. Su tamaño es mayor

que el objeto.

Problema P.A.U. UNIVERSIDAD CASTILLA-LA MANCHA. Construir la imagen que forma un espejo cóncavo en todas las posiciones posibles de un objeto.

Espejos convexos:

Se produce una situación en la que la imagen es virtual, derecha y más pequeña que el objeto.

Se produce una situación en la que la imagen es virtual,

derecha y más pequeña que el objeto.

 

9 Lentes Delgadas: convergentes y divergentes

 

Una lente es un medio transparente limitado por dos superficies curvas. Una onda incidente sufre dos refracciones al pasar a través de la lente.

Hay dos tipos de lentes: convergentes y divergentes.

En la lentes convergentes el foco imagen está a la derecha de la lente, f´ > 0.

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

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

Se define además la potencia de una lente como la inversa de su distancia focal imagen P=1/f´ y mide la mayor o menor convergencia de los rayos emergentes, a mayor potencia mayor convergencia de los rayos. La unidad de potencia de una lente es la dioptría, que se define como la potencia de una lente cuya distancia focal es de un metro.

 

10 Formación de imágenes por lentes delgadas.

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

Rayo focal en una lente convergente.

Lentes convergentes 

Tanto en la lentes convergentes como en las divergentes hay dos posibilidades para situar el espejo: más lejos de la lente que el foco objeto (imágenes reales) o entre ambos (imágenes virtuales).

Lentes  divergentes

Hay dos posibilidades para situar el espejo: más lejos de la lente que el foco objeto o entre ambos. En ambos casos las imágenes que se forman son virtuales.

Lentes concavos y convexos

Un lente cóncavo ocasiona que diverjan todos los rayos de luz incidentes, paralelos al eje principal. La dirección de los rayos divergentes se intercepta en el eje principal del lente. En consecuencia, la longitud focal de un lente cóncavo es negativa. La figura siguiente

muestra la relación entre los rayos incidente y refractado que pasan a través de un lente cóncavo. La distancia del centro del lente al objeto se denomina (do,) en tanto que la distancia del centro del lente a la imagen se denomina (di.). La ecuación del lente es:

,

En esta actividad, usted medirá la longitud focal (f) de un lente convexo y colocará un objeto a diferentes distancias a partir del lente para observar la localización, el tamaño y la orientación de las imágenes. Además encontrará la longitud focal de un lente cóncavo extendiendo la dirección de los rayos divergentes hacia la parte posterior para localizar el punto focal. Recuerde que las imágenes reales pueden proyectarse sobre una pantalla y las imágenes virtuales no pueden proyectarse.

MATERIALES

Lente Convexo Doble Lente Cóncavo 2 Soportes Pantalla de Cartón Fuente Luminosa Soportes para la Pantalla Regla Métrica Láser de He-Ne

PROCEDIMIENTO

El laboratorio debe estar a oscuras para que las imágenes se observen con facilidad. Las fuentes de luz eléctrica son suficientes para iluminar las áreas de trabajo del laboratorio mientras los estudiantes montan el equipo.

A. Longitud Focal de un Lente Convexo.

1. Para encontrar la longitud focal del lente convexo, arregle su lente, el metro y la pantalla como se muestra en la siguiente figura. Oriente el lente hacia un objeto distante y mueva la pantalla hacia adelante y hacia atrás hasta que obtenga una imagen clara y nítida del objeto. Es más fácil observar la imagen en la oscuridad. Registre su observación sobre longitud focal. Calcule la distancia 2F y registre este valor en la tabla 1.

B. Lente convexo

1. Monte el aparato como se muestra en la siguiente figura. Coloque la fuente luminosa en algún lugar más allá de 2F en uno de los lados del lente y ponga la pantalla en el lado opuesto. Mueva la pantalla hacia adelante y hacia atrás hasta que se forme en ésta una imagen clara y nítida. Anote la altura de la fuente luminosa (objeto) (ho). Registre las medidas de (do, di y hi,) y sus observaciones de la imagen en la tabla 2.

2. Mueva la fuente luminosa a 2F. Desplace la pantalla hacia adelante y hacia atrás hasta que aparezca una imagen clara y nítida. Anote las medidas de (do, di y hi,) y sus observaciones de la imagen en la tabla 2.

3. Mueva la fuente luminosa a una posición entre (F y 2F). Mueva hacia adelante y hacia atrás la pantalla hasta que sobre ella aparezca una imagen clara y nítida. Registre las medidas de (do, di, y hi) y sus observaciones de la imagen en la tabla 2.

4. Mueva la fuente luminosa a una distancia F del lente. Trate de localizar una imagen sobre la pantalla y registre sus observaciones en la tabla 2.

5. Mueva la fuente luminosa a una posición entre F y el lente. Intente localizar la imagen en la pantalla. Mire la fuente luminosa a través del lente y observe la imagen. Registre sus observaciones.

C. Lente Cóncavo.

1. Coloque un lente cóncavo en un soporte y móntelo sobre el metro. Ponga la pantalla en uno de los lados del lente. Uno de los procedimientos siguientes puede emplearse para determinar la longitud focal.

Láser de He-Ne: Dirija un rayo láser a través del lente cóncavo de modo que se forme una imagen sobre la pantalla. PRECAUCIÓN: No vea directamente la fuente láser porque puede dañar severamente sus ojos. Mida la distancia de la pantalla al lente y el diámetro del círculo de luz proyectado sobre la pantalla. Registre estos datos. Mueva la pantalla y repita el procedimiento para obtener cinco conjuntos adicionales de datos.

Tabla 1

Longitud focal2FAltura de la fuente luminosa, ho

Tabla 2

Posición del objeto

Más allá de 2F (cm)

En 2F (cm) Entre 2F y F (cm)

En F (cm) Entre F y el lente (cm)

do

di

hi

Tipo de imagen: real, ninguna o Posición de la imagen: invertida o

Tabla 3Distancia desde el lente

(cm)Diámetro de la imagen en la pantalla

(cm)

Análisis

1. Utilice los datos de las tablas para resumir las características de las imágenes formadas por lentes convexos en cada una de las siguientes situaciones:

a. El objeto se localiza más allá de 2F.b. El objeto se localiza en 2F.c. El objeto se localiza entre 2F y F.d. El objeto se localiza en F.e. El objeto se localiza entre F y el lente.

2. Para cada una de las imágenes reales que observó, calcule la longitud focal del lente empleando la ecuación del lente. ¿Sus valores concuerdan?.

3. Promedie los valores de f obtenidos en el inciso anterior y calcule el error relativo entre este promedio y el valor de f.

Imagen virtual

Imagen virtualDe Wikipedia, la enciclopedia libre

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Una imagen virtual es la representación mediante un sistema óptico, como podría ser: un espejo, una lente, etc., se forma en el momento donde se localiza el sol de manera frontal del alargamiento de los rayos hacia la parte sucesiva de este espejo manchado, donde posteriormente varía el recorrido al incidir en un conjunto óptico o al atravesarlo.

Las imágenes virtuales tienen que ser vistas directamente, situando el ojo en el trayecto de los rayos, alterado por el sistema meteorológico óptico. Las imágenes dadas por el objeto reflejado en clase de meteoros un espejo liso, son siempre virtuales. En cambio, si el sistema óptico es un espejo curvado o una lente, las representaciones serán existentes o

virtuales, en virtud de la situación real de objeto combatido y el foco del sistema operacional.

En óptica geométrica, una imagen virtual está formada por la proyección de los rayos reflejados o refractados (según sea el caso de un espejo o lente, respectivamente) en el dispositivo las que convergerán en un punto formando la imagen virtual. (A diferencia de una imagen real que se forma con los rayos reflejados o refractados y no con sus proyecciones).

Contenido

[ocultar] 1 Clases de lentes

o 1.1 Formación de imágenes con lentes ideales 2 Como se produce una imagen virtual 3 Como se forma una imagen virtual 4 Aplicaciones

5 Enlaces

Clases de lentes [editar]

De acuerdo con la forma de la curvatura de su superficie, existen dos tipos principales de lentes: Convergentes (lente positiva) y Divergentes (lente negativa).

1. Lentes convergentes, los rayos que atraviesan la lente convergen en un punto que está situado por detrás de la lente, si la distancia entre el objeto y el espejo (vértice) es mayor a la distancia entre el foco y vértice, esta será una imagen real; si en caso contrario, el objeto está situado entre el foco y el vértice, lo obtenido será una imagen virtual la que se formará antes del lente.

2. Lentes divergentes, los rayos se separan al atravesar la lente. Los rayos resultantes proceden de un punto situado por delante de la lente que se llama foco virtual. Con estas lentes se obtienen imágenes virtuales, pues los rayos proceden de un lugar inexistente o virtual.

Formación de imágenes con lentes ideales [editar]

Para determinar el lugar donde se forma la imagen de un objeto pueden usarse las siguientes cuatro reglas:

1. El rayo procedente del objeto que pasa por el centro de la lente no es desviado.(Rayo Radial)

2. El rayo procedente del objeto que entra en perpendicular al plano de la lente se desvía hacia el foco.(Rayo Paralelo)

3. El rayo procedente del objeto que pasa por el foco de la lente, se refracta de manera que sale paralelo. (Rayo Focal)

4. La imagen del objeto se obtiene en el punto de intersección de los tres rayos anteriores.

Como se produce una imagen virtual [editar]

Un espejo plano es una superficie plana que puede reflectarse la luz que le llega con una capacidad reflectora de la intensidad de la luz incidente del 95%. Una imagen de un espejo se ve como si el objeto estuviera detrás del objeto, y no delante, ni en la superficie (es un error muy frecuente pensar que la imagen la vemos en la superficie del espejo).

El sistema óptico del ojo recoge los rayos que salen divergentes del objeto y los hace converger en la retina. El ojo identifica la posición que ocupa un objeto en el lugar donde convergen las prolongaciones del haz de los rayos divergentes que llegan. Estas prolongaciones no coinciden con la posición real del objeto. En este punto es donde se forma la imagen virtual del objeto.

La imagen obtenida en un espejo plano, no se puede proyectar encima de una pantalla; colocar una pantalla donde parece estar la imagen no recogerá nada. Por eso es una imagen virtual, una copia del objeto. El sistema óptico del ojo es el que recoge los rayos divergentes del espejo, y el cerebro interpreta los procedentes de detrás del espejo.

El condicionamiento de la convergencia de los ejes de visión, se ha de tener en cuenta en el planteamiento de una imagen virtual, con diferentes objetos, el efecto estereoscópico tiene lugar con variaciones relativas a la distancia en el cual se encuentran los objetos de los ojos. Una imagen, mezclando la recepción de los dos ojos hemos de tener una atención especial al objeto, con el objetivo de modificar el ángulo de los ejes de visión de nuestros ojos.

La convergencia de los ejes de visión nos da como resultado la captación más definida de la imagen observada, y a la vez que se mantiene la información relativa a la distancia, siendo casi paralelos a los ejes de visión en los objetos lejos y ampliamente divergentes en los objetos más cercanos. Se ha de tener en cuenta el condicionamiento que lleva el ajustamiento de los ángulos de visión de los ojos: se trata de la automática variación de la distancia focal, que permite mantener la imagen con el enfoque preciso para que la captación de la misma sea la más nítida posible.

Es decir, una imagen virtual, se ve como si estuviera dentro del espejo, no se puede formar encima de la pantalla pero puede ser vista cuando se enfoca con los ojos.

Como se forma una imagen virtual [editar]

1. Formación de la imagen en un espejo plano 2. Formación de la imagen en una lente biconvexa con el objetivo situado detrás el

focus F 3. Formación de la imagen en una lente biconvexa con el objetivo situado delante el

focus F 4. Formación de la imagen en una lente biconvexa con el objecte virtual

Archivo:Oct21$03.gif

Aplicaciones [editar]

Ejemplos de aplicaciones donde se forma la imagen virtual:

A través de un espejo. A través de un microscopio. En hologramas. En videojuegos.

Enlaces [editar]

Realidad aumentada Realidad virtual

Obtenido de "http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen_virtual"

La imagen real es aquella que se forma cuando, tras pasar por el sistema óptico, los rayos de luz son convergentes. Esta imagen no la podemos percibir directamente con nuestro sentido de la vista, pero puede registrarse colocando una pantalla en el lugar donde convergen los rayos.

La imagen virtual es aquella que se forma cuando, tras pasar por el sistema óptico, los rayos divergen. Para nuestro sentido de la vista los rayos parecen venir desde un punto por el que no han pasado realmente. La imagen se percibe en el lugar donde convergen las prolongaciones de esos rayos divergentes. Es el caso de la imagen formada por un espejo plano. Las imágenes virtuales no se pueden proyectar sobre una pantalla.

Obtenido de "http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen_(%C3%B3ptica)"

Teoria ondulatoria de la luz

Teoría ondulatoria:

Propugnada por Christian Huygens en el año 1678, describe y explica lo que hoy se

considera como leyes de reflexión y refracción. Define a la luz como un movimiento

ondulatorio semejante al que se produce con el sonido. Ahora, como los físicos de la época

consideraban que todas las ondas requerían de algún medio que las transportaran en el

vacío, para las ondas lumínicas se postula como medio a una materia insustancial e

invisible a la cual se le llamó éter (cuestión que es tratada con mayores detalles en la

separata 4.03 de este mismo capítulo). Justamente la presencia del éter fue el principal

medio cuestionador de la teoría ondulatoria. En ello, es necesario equiparar las vibraciones

luminosas con las elásticas transversales de los sólidos sin que se transmitan, por lo tanto,

vibraciones longitudinales. Aquí es donde se presenta la mayor contradicción en cuanto a la

presencia del éter como medio de transporte de ondas, ya que se requeriría que éste reuniera

alguna característica sólida pero que a su vez no opusiera resistencia al libre tránsito de los

cuerpos sólidos. (Las ondas transversales sólo se propagan a través de medios sólidos.)

En aquella época, la teoría de Huygens no fue muy considerada, fundamentalmente por el

prestigio que alcanzó Newton. Pasó más de un siglo para que fuera tomada en cuenta la

Teoría Ondulatoria de la luz. Los experimentos del médico inglés Thomas Young sobre los

fenómenos de interferencias luminosas, y los del físico francés Auguste Jean Fresnel sobre

la difracción fueron decisivos para que ello ocurriera y se colocara en la tabla de estudios

de los físicos sobre la luz, la propuesta realizada en el siglo XVII por Huygens.

Young demostró experimentalmente el hecho paradójico que se daba en la teoría

corpuscular de que la suma de dos fuentes luminosas pueden producir menos luminosidad

que por separado. En una pantalla negra practica dos minúsculos agujeros muy próximos

entre sí: al acercar la pantalla al ojo, la luz de un pequeño y distante foco aparece en forma

de anillos alternativamente brillantes y oscuros. ¿Cómo explicar el efecto de ambos

agujeros que por separado darían un campo iluminado, y combinados producen sombra en

ciertas zonas? Young logra explicar que la alternancia de las franjas por la imagen de las

ondas acuáticas. Si las ondas suman sus crestas hallándose en concordancia de fase, la

vibración resultante será intensa. Por el contrario, si la cresta de una onda coincide con el

valle de la otra, la vibración resultante será nula. Deducción simple imputada a una

interferencia y se embriona la idea de la luz como estado vibratorio de una materia

insustancial e invisible, el éter, al cual se le resucita.

Ahora bien, la colaboración de Auguste Fresnel para el rescate de la teoría ondulatoria de la

luz estuvo dada por el aporte matemático que le dio rigor a las ideas propuestas por Young

y la explicación que presentó sobre el fenómeno de la polarización al transformar el

movimiento ondulatorio longitudinal, supuesto por Huygens y ratificado por Young, quien

creía que las vibraciones luminosas se efectuaban en dirección paralela a la propagación de

la onda luminosa, en transversales. Pero aquí, y pese a las sagaces explicaciones que

incluso rayan en las adivinanzas dadas por Fresnel, inmediatamente queda presentada una

gran contradicción a esta doctrina, ya que no es posible que se pueda propagar en el éter la

luz por medio de ondas transversales, debido a que éstas sólo se propagan en medios

sólidos.

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

polarizada. Observa que dos rayos polarizados ubicados en un mismo plano se interfieren,

pero no lo hacen si están polarizados entre sí cuando se encuentran perpendicularmente.

Este descubrimiento lo invita a pensar que en un rayo polarizado debe ocurrir algo

perpendicularmente en dirección a la propagación y establece que ese algo no puede ser

más que la propia vibración luminosa. La conclusión se impone: las vibraciones en la luz

no pueden ser longitudinales, como Young lo propusiera, sino perpendiculares a la

dirección de propagación, transversales.

Las distintas investigaciones y estudios que se realizaron sobre la naturaleza de la luz, en la

época en que nos encontramos de lo que va transcurrido del relato, engendraron

aspiraciones de mayores conocimientos sobre la luz. Entre ellas, se encuentra la de lograr

medir la velocidad de la luz con mayor exactitud que la permitida por las observaciones

astronómicas. Hippolyte Fizeau (1819- 1896) concretó el proyecto en 1849 con un clásico

experimento. Al hacer pasar la luz reflejada por dos espejos entre los intersticios de una

rueda girando rápidamente, determinó la velocidad que podría tener la luz en su trayectoria,

que estimó aproximadamente en 300.000 km./s. Después de Fizeau, lo siguió León

Foucault (1819 – 1868) al medir la velocidad de propagación de la luz a través del agua.

Ello fue de gran interés, ya que iba a servir de criterio entre la teoría corpuscular y la

ondulatoria. La primera, como señalamos, requería que la velocidad fuese mayor en el agua

que en el aire; lo contrario exigía, pues, la segunda. En sus experimentos, Foucault logró

comprobar, en 1851, que la velocidad de la luz cuando transcurre por el agua es inferior a la

que desarrolla cuando transita por el aire. Con ello, la teoría ondulatoria adquiere cierta

preeminencia sobre la corpuscular, y pavimenta el camino hacia la gran síntesis realizada

por Maxwell.

Experimento de young

Experimento de YoungDe Wikipedia, la enciclopedia libre

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El experimento de Young, también denominado experimento de la doble rendija, fue realizado en 1801 por Thomas Young, en un intento de discernir sobre la naturaleza corpuscular u ondulatoria de la luz. Young comprobó un patrón de interferencias en la luz procedente de una fuente lejana al difractarse en el paso por dos rejillas, resultado que contribuyó a la teoría de la naturaleza ondulatoria de la luz.

Posteriormente, la experiencia ha sido considerada fundamental a la hora de demostrar la dualidad onda corpúsculo, una característica de la mecánica cuántica. El experimento también puede realizarse con electrones, átomos o neutrones, produciendo patrones de interferencia similares a los obtenidos cuando se realiza con luz, mostrando, por tanto, el comportamiento dual onda-corpúsculo de la materia.

Contenido

[ocultar] 1 Relevancia física 2 El experimento

o 2.1 Formulación clásica o 2.2 Formulación moderna

3 La paradoja del experimento de Young 4 Condiciones para la interferencia

5 Resultados observados 6 Véase también

7 Enlaces externos y referencias

Relevancia física [editar]

Acumulación de electrones con el paso del tiempo

Aunque este experimento se presenta habitualmente en el contexto de la mecánica cuántica, fue diseñado mucho antes de la llegada de esta teoría para responder a la pregunta de si la luz tenía una naturaleza corpuscular o si, más bien, consistía en ondas viajando por el éter, análogamente a las ondas sonoras viajando en el aire. La naturaleza corpuscular de la luz se

basaba principalmente en los trabajos de Newton. La naturaleza ondulatoria, en los trabajos clásicos de Hooke y Huygens.

Los patrones de interferencia observados restaban crédito a la teoría corpuscular. La teoría ondulatoria se mostró muy robusta hasta los comienzos del siglo XX, cuando nuevos experimentos empezaron a mostrar un comportamiento que sólo podía ser explicado por una naturaleza corpuscular de la luz. De este modo el experimento de la doble rendija y sus múltiples variantes se convirtieron en un experimento clásico por su claridad a la hora de presentar una de las principales características de la mecánica cuántica.

La forma en la que se presenta normalmente el experimento no se realizó sino hasta 1961 utilizando electrones y mostrando la dualidad onda-corpúsculo de las partículas subatómicas (Claus Jönsson, Zeitschrift für Physik, 161, 454; Electron diffraction at multiple slits, American Journal of Physics, 42, 4-11, 1974). En 1974 fue posible realizar el experimento en su forma más ambiciosa, electrón a electrón, comprobando las hipótesis mecanocuánticas predichas por Richard Feynman. Este experimento fue realizado por un grupo italiano liderado por Pier Giorgio Merli y repetido de manera más concluyente en 1989 por un equipo japonés liderado por Akira Tonomura y que trabajaba para la compañía Hitachi. El experimento de la doble rendija electrón a electrón se explica a partir de la interpretación probabilística de la trayectoria seguida por las partículas.

El experimento [editar]

Formulación clásica [editar]

La formulación original de Young es muy diferente de la moderna formulación del experimento y utiliza una doble rendija. En el experimento original un estrecho haz de luz, procedente de un pequeño agujero en la entrada de la cámara, es dividido en dos por una tarjeta de una anchura de unos 0.2 mm. La tarjeta se mantiene paralela al haz que penetra horizontalmente es orientado por un simple espejo. El haz de luz tenía una anchura ligeramente superior al ancho de la tarjeta divisoria por lo que cuando ésta se posicionaba correctamente el haz era dividido en dos, cada uno pasando por un lado distinto de la pared divisoria. El resultado puede verse proyectado sobre una pared en una habitación oscurecida. Young realizó el experimento en la misma reunión de la Royal Society mostrando el patrón de interferencias producido demostrando la naturaleza ondulatoria de la luz.

Formulación moderna [editar]

La formulación moderna permite mostrar tanto la naturaleza ondulatoria de la luz como la dualidad onda-corpúsculo de la materia. En una cámara oscura se deja entrar un haz de luz por una rendija estrecha. La luz llega a una pared intermedia con dos rendijas. Al otro lado de esta pared hay una pantalla de proyección o una placa fotográfica. Cuando una de las rejillas se cubre aparece un único pico correspondiente a la luz que proviene de la rendija abierta. Sin embargo, cuando ambas están abiertas en lugar de formarse una imagen superposición de las obtenidas con las rendijas abiertas individualmente, tal y como

ocurriría si la luz estuviera hecha de partículas, se obtiene una figura de interferencias con rayas oscuras y otras brillantes.

Este patrón de interferencias se explica fácilmente a partir de la interferencia de las ondas de luz al combinarse la luz que procede de dos rendijas, de manera muy similar a como las ondas en la superficie del agua se combinan para crear picos y regiones más planas. En las líneas brillantes la interferencia es de tipo "constructiva". El mayor brillo se debe a la superposición de ondas de luz coincidiendo en fase sobre la superficie de proyección. En las líneas oscuras la interferencia es "destructiva" con prácticamente ausencia de luz a consecuencia de la llegada de ondas de luz de fase opuesta (la cresta de una onda se superpone con el valle de otra).

La paradoja del experimento de Young [editar]

Esta paradoja trata de un experimento mental, un experimento ficticio no realizable en la práctica, que fue propuesto por Richard Feynman examinando teóricamente los resultados del experimento de Young analizando el movimiento de cada fotón.

Para la década de 1920, numerosos experimentos (como el efecto fotoeléctrico) habían demostrado que la luz interacciona con la materia únicamente en cantidades discretas, en paquetes "cuantizados" o "cuánticos" denominados fotones. Si la fuente de luz pudiera reemplazarse por una fuente capaz de producir fotones individualmente y la pantalla fuera suficientemente sensible para detectar un único fotón, el experimento de Young podría, en principio, producirse con fotones individuales con idéntico resultado.

Si una de las rendijas se cubre, los fotones individuales irían acumulándose sobre la pantalla en el tiempo creando un patrón con un único pico. Sin embargo, si ambas rendijas están abiertas los patrones de fotones incidiendo sobre la pantalla se convierten de nuevo en un patrón de líneas brillantes y oscuras. Este resultado parece confirmar y contradecir la teoría ondulatoria de la luz. Por un lado el patrón de interferencias confirma que la luz se comporta como una onda incluso si se envían partículas de una en una. Por otro lado, cada vez que un fotón de una cierta energía pasa por una de las rendijas el detector de la pantalla detecta la llegada de la misma cantidad de energía. Dado que los fotones se emiten uno a uno no pueden interferir globalmente así que no es fácil entender el origen de la "interferencia".

La teoría cuántica resuelve estos problemas postulando ondas de probabilidad que determinan la probabilidad de encontrar una partícula en un punto determinado, estas ondas de probabilidad interfieren entre sí como cualquier otra onda.

Un experimento más refinado consiste en disponer un detector en cada una de las dos rendijas para determinar por qué rendija pasa cada fotón antes de llegar a la pantalla. Sin embargo, cuando el experimento se dispone de esta manera las franjas desaparecen debido a la naturaleza indeterminista de la mecánica cuántica y al colapso de la función de onda.

Condiciones para la interferencia [editar]

Las ondas que producen interferencia han de ser "coherentes", es decir los haces provenientes de cada una de las rendijas han de mantener una fase relativa constante en el tiempo, además de tener la misma frecuencia, aunque esto último no es estrictamente necesario, puesto que puede hacerse el experimento con luz blanca. Además, ambos han de tener polarizaciones no perpendiculares. En el experimento de Young esto se consigue al hacer pasar el haz por la primera rendija, produciendo una mutilación del frente de onda en dos frentes coherentes. También es posible observar franjas de interferencia con luz natural. En este caso se observa un máximo central blanco junto a otros máximos laterales de diferentes colores. Más allá, se observa un fondo blanco uniforme. Este fondo no está formado realmente por luz blanca, puesto que si, fijada una posición sobre la pantalla, se pone paralelo a la franja un espectrómetro por el cual se hace pasar la luz, se observan alternadamente franjas oscuras y brillantes. Esto se ha dado en llamar espectro acanalado. Las dos rendijas han de estar cerca (unas 1000 veces la longitud de onda de la luz utilizada) o en otro caso el patrón de interferencias sólo se forma muy cerca de las rendijas. La anchura de las rendijas es normalmente algo más pequeña que la longitud de onda de la luz empleada permitiendo utilizar las ondas como fuentes puntuales esféricas y reduciendo los efectos de difracción por una única rendija.

Resultados observados [editar]

Se puede formular una relación entre la separación de las rendijas, s, la longitud de onda λ, la distancia de las rendijas a la pantalla D, y la anchura de las bandas de interferencia (la distancia entre franjas brillantes sucesivas), x

λ / s = x / D

Esta expresión es tan sólo una aproximación y su formulación depende de ciertas condiciones específicas. Es posible sin embargo calcular la longitud de onda de la luz incidente a partir de la relación superior. Si s y D son conocidos y x es observado entonces λ puede ser calculado, lo cual es de especial interés a la hora de medir la longitud de onda correspondiente a haces de electrones u otras partículas

Interferencia

Las fuentes coherentes son aquellas que emiten ondas de luz de la misma longitud de

onda o frecuencia las cuales son siempre están en fase la una con la otra o tienen una

diferencia de fase constante. Las dos fuentes coherentes pueden producir el fenómeno

de interferencia.

Los colores que nosotros observamos cuando la luz de sol cae en una burbuja de jabón,

un poco de aceite o en el pavimento húmedo, o un colibrí rojizo son causados por la

interferencia de las ondas de luz reflejadas desde el frente hacia atrás de las

superficies de las películas transparentes finas. Esto se da porque dos haces de ondas

que llegan al mismo plano sumarán sus efectos si llegan en fase o contrarrestarán sus

efectos si llegan desfasados. Su efecto combinado es obtenido sumando

algebraicamente los desplazamientos en el punto hacia las fuentes individualmente.

Esto es conocido como el principio de superposición. Thomas Young descubrió este

principio de interferencia cerca de 1800. El espesor de la película es típicamente del

orden de la magnitud de la longitud de onda de la luz. Las películas delgadas

depositadas en los componentes ópticos tales como los lentes de las cámaras pueden

reducir la reflección y mejorar la intensidad de la luz transmitida. Los cubrimientos

delgados en ventanas pueden mejorar la reflectividad para la radiación infrarroja

mientras tiene menos efecto en la radiación visible. De esta manera es posible reducir

el efecto de calor de la luz de sol en un edificio.

Dependiendo en el espesor, una película delgada puede ser

perfectamente reflejante o perfectamente transmitir la luz de

una determinada longitud de onda, como se puede ver en la

figura 11. Estos efectos resultan de interferencias

constructivas tanto como destructivas.

Difracción

DifracciónDe Wikipedia, la enciclopedia libre

FIGURE 11Credits:

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Patrón de difracción obtenido por una rendija simple.

En física, la difracción es un fenómeno característico de las ondas que consiste en la dispersión y curvado aparente de las ondas cuando encuentran un obstáculo. La difracción ocurre en todo tipo de ondas, desde ondas sonoras, ondas en la superficie de un fluido y ondas electromagnéticas como la luz y las ondas de radio. También sucede cuando un grupo de ondas de tamaño finito se propaga; por ejemplo, por causa de la difracción, un haz angosto de ondas de luz de un láser deben finalmente divergir en un rayo más amplio a una distancia suficiente del emisor.

Comparación entre los patrones de difracción e interferencia producidos por una doble rendija (arriba) y cinco rendijas (abajo).

El fenómeno de la difracción es un fenómeno de tipo interferencial y como tal requiere la superposición de ondas coherentes entre sí.

Se produce cuando la longitud de onda es mayor que las dimensiones del objeto, por tanto, los efectos de la difracción disminuyen hasta hacerse indetectables a medida que el tamaño del objeto aumenta comparado con la longitud de onda.

En el espectro electromagnético los Rayos X tienen longitudes de onda similares a las distancias interatómicas en la materia. Es posible por lo tanto utilizar la difracción de rayos X como un método para explorar la naturaleza de la estructura cristalina. La difracción producida por una estructura cristalina verifica la ley de Bragg.

Debido a la dualidad onda-corpúsculo característica de la mecánica cuántica es posible observar la difracción de partículas como neutrones o electrones. En los inicios de la mecánica cuántica este fue uno de los argumentos más claros a favor de la descripción ondulatoria que realiza la mecánica cuántica de las partículas subatómicas.

Como curiosidad, esta técnica se utilizó para intentar descubrir la estructura del ADN, y fue una de las pruebas experimentales de su estructura de doble hélice propuesta por James Watson y Francis Crick en 1953.

[editar] Límite de resolución por difracción

Disco de Airy ideal producido por la difracción de una fuente de luz puntual a través de un sistema óptico de abertura circular.

La difracción es un factor limitante en la calidad de las imágenes producidas por ocultamiento óptico. La difracción producida por una apertura circular produce un patrón de interferencia característico de modo que la imagen obtenida de una fuente de luz puntual forma una mancha difusa con un patrón de líneas concentradas en una sola.

Una fuente puntual produce un disco luminoso denominado disco de Airy y su diámetro constituye el límite de resolución por difracción de un instrumento óptico. El disco de Airy está rodeado de círculos concéntricos de luz y oscuridad similares a las franjas de interferencia producidas por rendijas alargadas. De este modo la imagen de una estrella lejana observada por un telescopio es una mancha borrosa del tamaño del disco de Airy. El tamaño del disco de Airy se calcula a través de la siguiente expresión:

donde d es el diámetro del disco, λ es la longitud de onda, f la distancia focal y a el diámetro de apertura del sistema óptico.

El efecto fotoeléctrico no permite que la difracción se produzca correctamente.

El limite de la resolución estará dado por el criterio de Rayleigh, según el cual dos objetos son distinguibles solo si el máximo del radio de Airy de un objeto coincide con el mínimo del otro

Interferencia

Interferencias luminosas

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Se manifiesta cuando dos o más ondas se combinan porque coinciden en el mismo lugar del espacio. Cada onda tiene sus crestas y sus valles, de manera que al coincidir en un momento dado se suman sus efectos. Es frecuente que la interferencia se lleva acabo entre una onda y su propio reflejo.

Interferencia constructiva: cuando dos ondas interfieren, en los puntos en que coinciden las dos crestas se dice que hay interferencia constructiva. En estos puntos se suman las amplitudes de las ondas.

Interferencia destructiva: al inferir dos ondas, en los puntos donde coincide una cresta de una onda con un valle de la otra onda se dice que hay interferencia destructiva. Las amplitudes en este caso se restan y pueden anularse por completo.

Efecto que se produce cuando dos o más ondas se solapan o entrecruzan. Cuando las ondas interfieren entre sí, la amplitud (intensidad o tamaño) de la onda resultante depende de las frecuencias, fases relativas (posiciones relativas de crestas y valles) y amplitudes de las ondas iniciales; Por ejemplo, la interferencia constructiva se produce en los puntos en que dos ondas de la misma frecuencia que se solapan o entrecruzan están en fase; es decir, cuando las crestas y los valles de ambas ondas coinciden. En ese caso, las dos ondas se refuerzan mutuamente y forman una onda cuya amplitud es igual a la suma de las amplitudes individuales de las ondas originales. La interferencia destructiva se produce cuando dos ondas de la misma frecuencia están completamente desfasadas una respecto a la otra; es decir, cuando la cresta de una onda coincide con el valle de otra. En este caso, las dos ondas se cancelan mutuamente. Cuando las ondas que se cruzan o solapan tienen frecuencias diferentes o no están exactamente en fase ni desfasadas, el esquema de interferencia puede ser más complejo.

La luz visible está formada por ondas electromagnéticas que pueden interferir entre sí. La interferencia de ondas de luz causa, por ejemplo, las irisaciones que se ven a veces en las burbujas de jabón. La luz blanca está compuesta por ondas de luz de distintas longitudes de onda. Las ondas de luz reflejadas en la superficie interior de la burbuja interfieren con las ondas de esa misma longitud reflejadas en la superficie exterior. En algunas de las longitudes de onda, la interferencia es constructiva, y en otras destructiva. Como las distintas longitudes de onda de la luz corresponden a diferentes colores, la luz reflejada por la burbuja de jabón aparece coloreada. El fenómeno de la interferencia entre ondas de luz visible se utiliza en holografía e interferometría.

La interferencia puede producirse con toda clase de ondas, no sólo ondas de luz. Las ondas de radio interfieren entre sí cuando rebotan en los edificios de las ciudades, con lo que la señal se distorsiona. Cuando se construye una sala de conciertos hay que tener en cuenta la interferencia entre ondas de sonido, para que una interferencia destructiva no haga que en algunas zonas de la sala no puedan oírse los sonidos emitidos desde el escenario. Arrojando

objetos al agua estancada se puede observar la interferencia de ondas de agua, que es constructiva en algunos puntos y destructiva en otros.

Cuando dos ondas de igual naturaleza se propagan simultáneamente por un mismo medio, cada punto del medio sufrirá la perturbación resultante de componer ambas. Este fenómeno de superposición de ondas recibe el nombre de interferencias y constituye uno de los más representativos del comportamiento ondulatorio.

Lo esencial del fenómeno de interferencias consiste en que la suma de las dos ondas supuestas de igual amplitud no da lugar necesariamente a una perturbación doble, sino que el resultado dependerá de lo retrasada o adelantada que esté una onda respecto de la otra. Se dice que dos ondas alcanzan un punto dado en fase cuando ambas producen en él oscilaciones sincrónicas o acompasadas. En tal caso la oscilación resultante tendrá una amplitud igual a la suma de las amplitudes de las ondas individuales, y la interferencia se denomina constructiva porque en la onda resultante se refuerzan los efectos individuales. Si por el contrario las oscilaciones producidas por cada onda en el punto considerado están contrapuestas, las ondas llegan en oposición de fase y la oscilación ocasionada por una onda será neutralizada por la debida a la otra. En esta situación la interferencia se denomina destructiva.

Si se consideran ondas armónicas unidimensionales y de igual frecuencia, el fenómeno de interferencias puede ser entendido como una consecuencia de las diferencias de distancia de los dos focos O1 y O2 al punto genérico P del un número entero de ondas completas (y de longitudes de onda), eso significa que las ondas individuales llegan en fase a P. Si por el contrario caben un número impar de medias ondas (de semilongitudes de onda λ / 2), equivale a decir que las ondas individuales llegan en oposición de fase.

De acuerdo con lo anterior, según sea la posición del punto P del medio respecto de los focos, así será el tipo de interferencias constructiva o destructivo que se darán en él. Cuando se estudia el medio en su conjunto se aprecian puntos en los que ha habido refuerzo y puntos en los que ha habido destrucción mutua de las perturbaciones. Cada uno de tales conjuntos de puntos forma líneas alternativas. El conjunto de líneas de máxima amplitud y de mínima amplitud de oscilación resultante constituye el esquema o patrón de interferencias.

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