Campus de Ciencias Exactas e IngenieríasFacultad de Ingeniera Química UNIDAD 3 ADA1 MAPA CONCEPTUAL DE ÓPTICA ASIGNATURA: ELECTROMAGNETISMO Y ÓPTICA. PROFESOR: ING. MIGUEL ANGEL ESCALANTE SOLIS. ALUMNOS: Avalos Hernández Pablo Barrera Gutiérrez Juan Licona Segura Ángel Verdín Garrido Abraham Mérida, Yucatán a 22 de noviembre del 2016 Especular Sucede desde una superficie muy lisa Reflexión Difusa Sucede desde una superficie áspera Cantidad de luz transmitida al segundo material Reflexión y Refracción NATURALEZA Y PROPAGACIÓN DE LA LUZ 𝑐 c= rapidez de la luz en el vacío refracción n = Índice se refracción 𝑛= 𝑢 u= rapidez de la luz en el material Los rayos yacen en el mismo plano. por lo general con un material plástico. Al aplicar un esfuerzo mecánico se le puede dar. a un objeto. para luego someterlo a esfuerzos y examinarlos entre un polarizador y un analizador en posición cruzada. Cuando la amplitud de las compontes es la misma Polarización elíptica Es la manifestación de polarización lineal y circular. birrefringencia (diferentes índices de refracción ante distintas direcciones de polarización Fotoelasticidad Es posible analizar. elaborando un modelo transparente en el objeto. Heinrich Hertz descubre propiedades ondulatorias Naturaleza Es una onda electromagnética que se produce por la variación de las propiedades eléctricas y magnéticas de la materia de la luz Maxwell postula que la luz se propaga en el vacío Sucede cuando un haz de luz incide en una interfaz lisa. El ∠ de incidencia para el cual el rayo refractado emerge en forma tangencial se llama ∠ critico Reflexión Si el ∠ de incidencia es mayor que el ∠ critico. Leyes El ∠ de reflexión es igual al ∠ de incidencia para todas las longitudes de onda y para cualquier par de materiales. el rayo no pasa a la otra superficie y se refleja por completo. ∠ = ángulo . interna total Binoculares Aplicaciones Fibra óptica Prismas de porro El índice de refracción depende de la longitud de onda La dependencia de la rapidez de onda y del índice de refracción con respecto a la onda se llama dispersión Dispersión La dispersión de la luz a través de un prisma La banda de colores se llama espectro La cantidad de dispersión depende de la diferencia entre los índices de refracción para la luz violeta y para la luz roja La luz en forma de una onda plana en el espacio está linealmente polarizada Al ser un a onda transversal La luz natural no está polarizada Cuando la onda solo tiene desplazamiento en Y se dice que esta linealmente polarizada en dirección Y Polarización Cuando la onda solo tiene desplazamiento en Z se dice que esta linealmente polarizada en dirección Z Filtro polarizador Material que transmite únicamente una única dirección de oscilación Ángulo o ley Brewster Polarización por reflexión Se encuentra la máxima polarización cuando el haz transmitido y el haz reflejado formaban un ángulo de 90º Polarización circular Se encuentran desfasadas por 90° y su amplitud es la misma. S = Distancia hacia punto imagen 𝑠 𝑠 𝑓 Toda lente que sea más gruesa en su centro que en sus bordes es una lente convergente con f positiva. En un proyector de cine. superficie esférica . La lente forma una imagen real. el radio de curvatura es positivo El centro de curvatura de la superficie está en C. es el punto a partir del cual los rayos que originalmente son paralelos al eje parecen divergir después de refractarse. f = punto focal 1 1 1 Ecuación del fabricante (𝑅1 − 𝑅2)(𝑛 − 1) = 𝑓 R1. igual al ángulo de incidencia. Continúa . la cual actúa como objeto de la lente de proyección. F2. y toda lente que sea más gruesa en sus bordes que en su Lentes delgadas centro es una lente divergente con f negativa (siempre y cuando la lente tenga un índice de refracción mayor que el material circundante). su dirección es la misma que si hubieran provenido del punto P’. Todos los rayos que inciden en la superficie se reflejan a un ángulo. zoom . Lentes de Mientras la distancia focal cambia. obturador y un medio de registro sensible a la luz El valor absoluto de la razón de la altura de la imagen y’ con respecto a la altura del objeto y (el aumento lateral) es igual a la razón de la distancia de imagen s’ con respecto a la distancia de objeto s Lente Tipos Telefoto Ofrece un ángulo de visión pequeño y una imagen grande de un objeto distante Cámaras fotográficas Gran angular Brinda una imagen pequeña y un ángulo de visión amplio “Velocidad de obturada” Número f 𝑓 f= Distancia focal 𝑁𝑢𝑚𝑒𝑟𝑜 𝐹 = 𝐷 D= Diámetro de obertura Las lentes zoom ofrecen una variedad de tamaños de imagen de un objeto en particular. los rayos entrantes son paralelos Sistema óptico con dos superficies refractivas F = Punto focal 1 1 2 S = Distancia al punto objeto + . ampliada e invertida de la película sobre la pantalla de proyección. la dirección final de los rayos después de la refracción es la misma que si hubiesen provenido del punto P’ Refracción Tipos de Virtual Si los rayos salientes no pasan en realidad por el punto de imagen imagen Real Cuando los rayos salientes pasan efectivamente por un punto de imagen Regla de Si un rayo de luz se desvía hacia la normal al pasar del aire a un medio ópticamente denso Huygens (como el vidrio) quiere decir que este debe ir más lento que la velocidad de la luz en el aire Distancia de un objeto Cuando el objeto está del mismo lado de la superficie reflectante que la luz entrante. una lámpara ilumina la película. Lentes convergentes Tienen la propiedad de que cuando un haz de rayos paralelos al eje atraviesa la lente. F=S = Distancia hacia punto imagen/Punto focal Cuando el punto del objeto P está muy lejos del espejo esférico (s = ∞). Reflexión y Reflexión Una vez que los rayos se han reflejado. Al punto P se le llama punto de objeto refracción en una Los rayos provenientes del punto P se refractan en la interfaz entre dos materiales ópticos superficie plana Cuando los ángulos de incidencia son pequeños.= R= Radio de la curvatura 𝑠 𝑠 𝑅 𝑅 . los rayos convergen en un punto F2 Lentes divergentes Los puntos focales de una lente negativa están invertidos en relación con los de una lente positiva. Reflexión en una La recta CV recibe el nombre de eje óptico. lente convergente. los rayos entrantes son paralelos 𝐹= 2 R= Radio de la curvatura Distancia y punto focal Cuando el punto del objeto P está muy lejos del espejo esférico (s = ∞). S = Distancia al punto objeto S = Distancia hacia punto imagen 1 1 2 ÓPTICA GEOMÉTRICA Ecuación de espejo (relación objeto-imagen) + . R2 = Radios de curvatura n= índice de refracción de la lente Se conforman de una caja hermética a la luz. la distancia de imagen sr es positiva signos Para el radio de curvatura de una superficie esférica Cuando el centro de curvatura C está del mismo lado que la luz saliente. y el vértice del espejo está en V.= . El segundo punto focal. Regla de Distancia de la imagen Cuando la imagen está del mismo lado de la superficie reflectante que la luz saliente. la distancia de objeto s es positiva. con respecto a la normal. mantener la imagen enfocada y un número f constante es un problema demasiado complejo de diseño óptico. una cápsula que contiene una gelatina fibrosa. este tamaño depende del ángulo u que subtiende el objeto en el ojo. La refracción en la córnea y en las superficies del cristalino produce una imagen real del objeto que se mira. La región que está detrás de la córnea contiene un líquido llamado humor acuoso. El cristalino se mantiene en su lugar gracias a ligamentos que lo sujetan al músculo ciliar. dura en el centro y cada vez más suave hacia la periferia. casi iguales al del agua. Lente de aumento Una lente convergente permite formar una imagen virtual más grande y más alejada del ojo que el objeto mismo. lo cual significa que el objeto se coloca en el punto focal F1 de la lente de aumento. La parte frontal tiene una curvatura un poco más marcada y está cubierta por una membrana dura y transparente llamada córnea. Deduciendo la ecuación de lentes delgadas por aplicación repetida de la ecuación de refracción en una sola superficie. Se forma en la retina Miopía Corto de vista Trastornos Hipermétrope Problemas a distancia corta Las lentes para corregir la visión se describen habitualmente en términos de su potencia. una imagen de este tipo se halla inmediatamente hacia adentro con respecto al primer punto focal de una segunda lente convergente llamada ocular. y las aberraciones esféricas son En el telescopio de reflexión se ha sustituido la lente objetivo por un espejo cóncavo más fáciles de corregir que en el caso de las lentes.336. La unidad de potencia es la dioptría. En una lente de aumento simple.437 en refracción Ojo La mayoría de la refracción de la luz que penetra en el ojo ocurre en la superficie externa de la córnea. se le conoce como telescopio de refracción o refractor Telescopio La distancia entre objetivo y ocular. El aumento angular total del microscopio compuesto es el producto de dos factores. lo que importa al mirar a través de un microscopio es el aumento angular M. Los índices de refracción tanto del humor acuoso como del humor vítreo son de alrededor de 1. El primero de ellos es el aumento lateral m1 del Microscopio objetivo. El cristalino tiene un índice promedio de 1. conocido como su tamaño angular. el segundo factor es el aumento angular M’ del ocular. que es la longitud del telescopio. Detrás del cristalino. que es una lente convergente que forma una imagen real y ampliada I En un instrumento correctamente diseñado. donde se usa la imagen formada por una lente como objeto de una segunda lente. El tamaño aparente de un objeto está determinado por el tamaño de su imagen en la retina. ÓPTICA GEOMÉTRICA En el ojo no asistido. M1=aumento lateral S1=Distancia objetivo-objeto S1’=Distancia objetivo-F2 Debido a que este telescopio emplea una lente como objetivo. de modo que el músculo ciliar del ojo esté relajado. es por ende la suma de las distancias focales del objetivo y del ocular: f1 + f2. En seguida viene el cristalino. el cual determina el tamaño lineal de la imagen real I. la cual se define como el recíproco de la distancia focal expresada en metros. el objeto O se coloca inmediatamente después del primer punto focal F1 del objetivo. . el ojo está lleno de una gelatina acuosa poco viscosa conocida como humor vítreo. La imagen virtual se ve con máxima comodidad cuando se halla en el infinito. el cual lo circunda. Están inherentemente libres de aberraciones cromáticas. Las imágenes de este tipo se pueden ver desde diferentes direcciones para poner al descubierto distintos lados y desde diversas distancias. patrón de interferencia en la película. Emitiendo nuevas desde una todos los puntos de su plano se convierten en ondas. Difracción Cuando la onda incide sobre una ranura. el desplazamiento resultante en cualquier punto y en cualquier instante se encuentra sumando los desplazamientos instantáneos que producirían en el punto las ondas individuales si cada una se presentara sola Se observa con ángulos pequeños respecto al normal Interferencia en películas delgadas Parte de la luz se refleja en la superficie superior. Refiere a cualquier situación en la que dos o más ondas se traslapan en el espacio Interferencia Naturaleza de la luz Principio de superposición Cuando dos o más ondas se traslapan. Los patrones de interferencia que se forman Se produce una cuando la luz incide en una en distintas situaciones se nombran como barrera que tiene una abertura o un borde. . Holograma Se ilumina el objeto por holografiar La interferencia entre la luz directa y la dispersada Procedimiento con luz monocromática y se da lugar a la formación y registro de un complejo dispone una película fotográfica. Difracción difracción de Fresnel y Fraunhofer Diagramas de Diagramas que se observan en puntos desde los cuales se difracción de ven casi paralelos los rayos procedentes de una abertura. el cual se registró en película fotográfica acomodados en un patrón que se repite . En 1912 a von Lue se le ocurrió que un cristal podría servir como una Comprobando que en un solido especie de rejilla de difracción tridimensional para los rayos x de cristalino los átomos se encuentran interferencia. denominadas fuentes secundarias de ondas. ondas difractadas sola ranura Difracción Con los primeros experimentos de rayos x se observo que los rayos x dispersados formaron un patrón de interferencia. Fraunhofer. el cual se registró en película fotográfica Difracción de rayos x Los rayos x fueron descubiertos por Wilhelm Röntgen.