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Catégorie :Category: mViewer GX Creator Lua TI-Nspire
Auteur Author: edgar_corres
Type : Classeur 3.6
Page(s) : 24
Taille Size: 1.56 Mo MB
Mis en ligne Uploaded: 12/09/2019 - 02:23:13
Uploadeur Uploader: edgar_corres (Profil)
Téléchargements Downloads: 1
Visibilité Visibility: Archive publique
Shortlink : http://ti-pla.net/a2316879

Description 

¿Que es la óptica ?
• OPTICA: CIENCIA QUE TRATA CON EL ORIGEN,
MOVIMIENTO Y DETECCIÓN DE LA
LUZ.
• LUZ: “RADIACIÓN ELECTROMAGNETICA”,
cubriendo un espectro de 1mm (lejano infrarrojo) a 100 nm
(ultravioleta), pasando por el espectro visible. ! Solo en lo
referente a láseres comerciales !
• APLICACIONES DE LA OPTICA: MEDICINA,
COMERCIO, AUDIO, VIDEO, COMPUTO, ETC...
• OPTICA Y NATURALEZA: ARCOIRIS, AZUL
DEL CIELO, COLOR DEL ATARDECER, COLORES
EN BURBUJAS DE JABON, ACEITE, ETC...
LUZ Y OPTICA

“Óptica de rayos” (Luz: onda con
una pequeña longitud de onda)

“Óptica ondulatoria” (Luz: onda
transversal)

“Óptica de fotones” (luz: onda
transversal con energía discreta)
Breve historia del estudio de la luz

¿ Es la luz una onda o partícula?
• Issac Newton: (Siglo 17)
1.- publico Optica describiendo a la luz como particulas
• Christian Huygens: (Siglo 17)
2.- publico Tratamiento de la luz, describiendo a la luz
como ondas en eter
• Thomas Young: (Siglo 18)
3.- Desarrollo el experimento de doble rendija para
mostrar efectos de interferencia “probando” la naturaleza
ondulatoria de la luz
• Augustin Jean Fresnel: (1821)
4.-A partir del principio de Huygens, describe el
experimento de Young, sintetizando las dos teorias.
Breve historia del estudio de la luz. Cont...

• Augustin Jean Fresnel: (1821)
5.- Establece las propiedades de polarización y de ondas
transversales. Deriva las llamadas ecuaciones de Fresnel
para explicar la transmisión y reflexión de la luz en una
interface.
• Josef Fraunhofer: (1823)
6.- Publica su trabajo sobre difracción de la luz
• James Clerk Maxwell: (1865)
7.- A través de las ecs. de Maxwell, describe a la luz en
terminos de electricidad y magnetismo y predice la
velocidad de la luz.
• Albert Abraham Michelson y Edward Morley: (1887)
8.- Probaron la no existencia del eter.
Breve historia del estudio de la luz. Cont...
• Albert Einstein: (1905)
9.- publico la teoría espacial de la relatividad y probo la no
existencia del eter.
En el siglo 20, se retoma la controversia onda/particula con el
concepto del “foton”
• Max Plank: (1900)
10.-Introduce concepto de que la luz transporta energía en
fotones discretos (E=hn), logrando explicar los conceptos de
radiación térmica.
• Albert Einstein: (1905)
11.- Explica el efecto fotoeléctrico basado en fotones con
E=hn

• Plank, Einstein, de Broglie, Schroedinger, Heisenberg, Born,
Dirac y Pauli: Desarrollaron la Mecánica Cuántica, la cual
establece la dualidad onda particula y la interacción entre luz
y materia.


Breve historia del estudio de la luz. Cont...



Resultado Básico:

La luz se comporta como una onda que
transporta una cantidad de energía
cuantizada.
Óptica Geométrica (luz como un rayo)
Propiedades de los rayos de luz
Rayo de luz.- El camino a lo largo del cual la enería de luz es
transmitida de un punto a otro en un sistema
óptico (un láser es un buen ejemplo)

Velocidad de la luz.- De acuerdo con la teoría de la
relatividad, la luz viaja más rápido que cualquier otra cosa
en el universo. Esta es una constante universal de la
naturaleza dada por:
C=299,792.458 m/s
1 metro se define como la distancia que recorre la luz en el
vacio en 1/299,742.458 s
Óptica Geométrica (luz como un rayo)
La luz viaja más lenta a través de la materia (gases, líquidos y
sólidos) que a través del vacío
¿ Por qué ? ...
La luz interactua con átomos y moleculas de la materia y para
cuantificar esta diferencia de velocidad , se define el índice de
refracción (n), el cual es una constante de cada material.
n=c/v
c = vel. de la luz en el vacio,
v= vel. de la luz en el material.
Vacio n=1 v=c
Agua n=1.33 v=0.42c
Silicio n=3.5 v=0.29c
Óptica Geométrica (Reflexión y Refracción)

Principio de la mínima distancia: Cuando
la luz viaja entre dos puntos, esta toma el
camino más corto.



En un espejo, la mínima distancia
para el reflejo de luz es a través del
punto d, el cual es el punto medio
entre a y b.
Óptica Geométrica (Reflexión y Refracción)

Qother= qi , qother= qr
Qr = qi



LEY DE REFLEXION: Cuando un rayo de luz es reflejado por una
interface, el ángulo de reflexión es igual a el ángulo de incidencia.
Óptica Geométrica (Reflexión y Refracción)
Espejos parcialmente reflejantes




Película metalica delgada Interface dieléctrica entre
depositada en un substrato dos materiales de diferente
transparente (vidrio) índice de refracción
Principio de Fermat y Ley de Snell
Principio de Fermat: De todas las trayectorias geométricamente posibles para
que la luz viaje entre dos puntos, solo son permitidas físicamente aquellas que
tienen un valor mínimo para el camino óptico.




Ley de Snell: Cuando un Rayo es
transmitido a través de una interface entre
dos medios con diferente índice de
refracción, el producto del índice de
refracción y el seno del ángulo es igual en
ambas caras de la interface: nisenqi=ntsenqt
Reflexión interna total (TIR) y ángulo critico




Ángulo crítico: Es el ángulo de incidencia para el cual el ángulo de
transmisión es igual a p/2 ó

⎛ nt ⎞
θ c = sen −1 ⎜⎜ ⎟⎟ , para ni > nt
⎝ ni ⎠
Para ángulos de incidencia que exceden el ángulo crítico, la luz no puede
ser transmitida, por lo que toda esta es reflejada.
Prismas y dispersión
Refracción a través de un prisma


El ángulo de desviación d (desviación ángular
total del rayo de luz incidente causada por el
prisma) tiene un valor mínimo dmin a un cierto
ángulo q que depende unicamente del índice del
prisma n y del ángulo A

⎡δ + A⎤
sen ⎢ min ⎥⎦
⎣ 2
n (δ min , A) = Índice de refracción de un prisma
⎡ A⎤
sen ⎢ ⎥
⎣2⎦


Suponiendo que A es muy pequeño, δ min ≅ A(n − 1)
Dispersión observada en un prisma

Los diferentes colores son asociados
con diferentes longitudes de onda, o
equivalentemente, con fotones que
presentan diferentes niveles de
energía.




Dispersión del material: El índice de refracción
de un material varía con la longitud de onda de la
luz (y por lo tanto, con la energía de los fotones)
Formación de imágenes por lentes delgadas

Una Lente, se define como una combinacion de 2 superficies refractantes, en
donde al menos una es curva.




Si el espesor axial de una lente es pequeño comparado con el radio de
curvatura de sus superficies, esta puede ser considerada como una lente
delgada. Si el espesor de una lente no es despreciable comparado con el
radio de curvatura de sus superficies, esta debe ser tratada como una lente
gruesa.
Lentes delgadas convergentes y divergentes




Considere un haz de rayos paralelos incidiendo a una lante. Si la lente
provoca que los rayos refractados converjan, se dice que es una lente
convergente (más gruesa en su centro), en caso contrario se dice que es
una lente divergente (más delgada en su centro). Estableciendo
además, que una lente convergente se conoce como positiva y que una
lente divergente es negativa.
Lentes delgadas convergentes y divergentes




El foco de una lente se define como el punto de convergencia de los
rayos luminosos cuando éstos llegan a la lente en un haz de rayos
paralelos entre sí y al eje de la lente.
La distancia focal de una lente delgada es la distancia de la lente al
foco, siendo positiva para una lente convergente y negativa para una
lente divergente.
Lentes delgadas convergentes y divergentes
La potencia P de una lente se define como el recíproco de la
distancia focal f.

1 Si la distancia focal se mide en metros, la
P= potencia queda expresada en dioptrías
f
El numero f, también referido como abertura
f
numero − f = relativa, se define simplemente como la razon de la
D longitud focal f de la lente a su diámetro D.
Localización de imágenes por trazo de rayos



Diagrama de rayos para la
formación de imágenes en
lentes positivas y negativas




Diagrama de rayos para la
formación de imágenes a
través de dos lentes
Fórmula para lentes delgadas




Donde p es la distancia del objeto al centro de la lente
1 1 1
+ = q es la distancia de la imágen al centro ...

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