Universidad de ChiclayoFACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD ESCUELA PROFESIONAL DE TECNOLOGÍA MÉDICA CURSO : FÍSICA MÉDICA BÁSICA. TEMA : velocidad de la luz por reflexión y refracción. DOCENTE : Fis. REQUE ABAD, José Martín. ALUMNA : GONZÁLES TAPIA, Lucelena. CICLO :I AULA :B 2013 1 Todos los instrumentos ópticos que manejamos en nuestra vida diaria contienen también en su interior espejos y lentes. en los prismáticos. Las lentes son cuerpos transparentes que tienen dos caras curvas. telescopios y microscopios hay lentes de aumento.INTRODUCCIÓN Nuestro ojo posee un lente llamado cristalino. y la segunda al atravesar su interior. Después el cerebro las procesa y las pone derechas. que refractan los rayos luminosos. la imagen de cualquier objeto parece estar detrás del espejo. Por ejemplo. la primera cuando el rayo choca contra la primera superficie. en la retina. 2 . es del mismo tamaño y está girada lateralmente con respecto al objeto. En un espejo plano. que forma imágenes (invertidas) en el fondo del ojo. Las gafas son lentes que ayudan al cristalino a que la imagen que se forma en la retina sea nítida. En realidad se producen dos refracciones. cuando choca contra la otra cara. Espejos Fabricación de los espejos La reflexión Leyes de la reflexión regular y espectacular Tipos de reflexión: Interna total Retro reflexión Acoplada compleja De neutrones Del sonido Sísmica Interpretación cuántica Capítulo II Los lentes y de la refracción Las lentes Imágenes reales y virtuales Fabricación de los lentes Tipos de lentes Convergentes o positivas Divergentes o negativas La refracción: Explicación física Índice de refracción Tipos de refracción De las ondas de radio De las ondas sísmicas Ley de refracción Conclusiones Bibliografía Anexos 4 5 5 5 6 6 6 7 7 7 7 8 8 9 9 10 11 11 11 11 12 12 12 12 13 14 15 16 CAPÍTULO I: ESPEJOS Y LENTES: REFLEXIÓN Y REFRACCIÓN. 3 .Introducción ÍNDICE 2 Capítulo I: Espejos y lentes: reflexión y refracción. pero no de relieves) y con mango tallado para usarlos cómodamente. Los espejos modernos consisten de una delgada capa de plata o aluminio depositado sobre una plancha de vidrio. El espejo. y era tal la impresión de los americanos que llegaron a cambiar el espejo por oro. que cuando los europeos llegaron a América.Los espejos Son una superficie pulida en la que al incidir la luz. plata o bronce. Durante la alta Edad Media. sin dejar por esto de construirse los de sólo metal hasta el siglo XVIII. trajeron consigo el espejo. pues aunque durante los dos siglos anteriores se citan algunos ejemplares históricos apenas era conocido y su uso era poco corriente. decorada ordinariamente con grabados o relieves mitológicos en el reverso (los romanos carecen de grabados. empieza con el siglo XVI. etrusca y romana como utensilios de tocador y objeto manual. Se elaboraban siempre con metal bruñido. También cuenta la leyenda. en los que ocupan un lugar destacado. se conservan todavía muchos ejemplares en algunos museos arqueológicos. Hacia fines del siglo XVII las fábricas venecianas logran construir espejos de gran tamaño y desde entonces sirven como objetos singularmente decorativos en los salones. apenas se hizo uso del espejo. se refleja siguiendo las leyes de la reflexión. como mueble de habitación. griega. generalmente cobre. de ellos. la cual protege el metal y hace al espejo más duradero. a este proceso se le conoce como plateo. En dicho siglo. Fabricación de los espejos: 4 . Tenían forma de placa redonda u oval. se presenta con marco elegante y pie artístico y ocupa lugar distinguido en el salón como objeto movible y de dimensiones reducidas. La historia de los espejos dice que fueron muy usados en las civilizaciones egipcia. hasta que en el siglo XIII se inventó la fabricación de los de vidrio y de cristal de roca sobre lámina metálica (o con amalgama de plomo o estaño que son los espejos azogados). los espejos no se azogan.Antiguamente los espejos se fabricaban por procedimientos que consistían en la reducción de las sales de mercurio (azogue). Y por no citar más. por el cual la energía y espectro del rayo reflejado no coinciden con la del incidente. Este proceso se conocía con el nombre de azogado. de azogue. que adherido a los cristales determinaba la formación de los espejos. sino que se platean. utiliza la aldeíta amoniacal (proceso Siemens). todos ellos basados en la reducción de las sales de plata sobre cristales o vidrios rigurosamente limpios (químicamente hablando). Existen muchas fórmulas y procedimientos. Se produce también un fenómeno de absorción diferencial en la superficie. que utiliza el formol como cuerpo reductor. terminaremos con el procedimiento de Lumiére. Entre otros procedimientos podemos citar el empleo de las soluciones de nitrato de plata reducidas a temperaturas de 40°C. por la acción del ácido tartárico (procedimiento Petit Jean). En todos estos procedimientos el plateado de los espejos se reduce a obtener un depósito de plata metálica pura por reducción de sus sales sobre una de las caras de una lámina de vidrio. Leyes de la reflexión regular y espectacular Cuando la superficie reflectante es muy lisa ocurre una reflexión de luz llamada especular o regular.. al estado metálico. aunque a manera de introducción. El ángulo con la normal a esa superficie que forman los rayos incidente y reflejado son iguales. En la actualidad. Otro. debido a que los vapores de mercurio atacaban el organismo produciendo trastornos y envenenamientos de graves consecuencias. entraremos ahora de lleno en la materia. sistema que fue prohibido por las leyes de protección obrera. o sea que se utiliza la plata en su fabricación. Para este caso las leyes de la reflexión son las siguientes 5 . resultan de suma importancia. Otro procedimiento es el que reduce las sales de plata por la glucosa (procedimiento de Liebig). La reflexión La reflexión se refiere al fenómeno por el cual un rayo de luz que incide sobre una superficie es reflejado. mercurio. Dadas estas explicaciones preliminares que siempre. Si a una superficie se le aplica una pequeña capa de esferas refractivas es posible obtener una superficie con una capacidad limitada de retro reflexión. El mismo efecto se puede obtener si se dota a las superficies con una estructura similar a pequeñas pirámides (reflexión esquinera). Este comportamiento se puede observar en un espejo. Tal como se observa en la figura. Tipos de reflexión Interna total Cuando en la refracción el ángulo de incidencia es mayor que el ángulo crítico ocurre lo que se conoce como reflexión interna total. el rayo reflejado y la recta normal. la estructura interna de la superficie refleja la luz que incide sobre ella y la envía directamente hacia la fuente. 6 . Este tipo de superficies se utilizan para crear las señales de tránsito y las placas de los automóviles. En ambos casos. 2. pues se quiere que la luz retorne tanto hacia las luces del vehículo que emite el haz de luz como a los ojos de la persona que lo va conduciendo. Se puede construir un retro reflector simple colocando tres espejos ordinarios de forma que todos sean perpendiculares entre sí (un reflector esquinero). Retro reflexión: La retro reflexión es la capacidad que tienen algunas superficies que por su estructura pueden reflejar la luz de vuelta hacia la fuente. la combinación de las diferentes superficies hace que el haz de luz sea reflejado de vuelta a la fuente. La imagen que se produce es igual a la imagen producida por un espejo pero invertida. sin que importe el ángulo de incidencia original. es decir. pero únicamente cuando éste se encuentra perpendicular a la fuente. en este caso particular no se desea una retro reflexión perfecta. El ángulo formado entre el rayo incidente y la recta normal es igual al ángulo que existe entre el rayo reflejado y la recta normal. El rayo incidente.1. deben estar en el mismo plano (mismo medio). con respecto a la superficie de reflexión en el punto de incidencia. cuando el ángulo de incidencia es igual a 90°. no solo se invierte la dirección de la luz. como por ejemplo el berilio. Esto nos lleva al campo de la Acústica arquitectónica. se obtiene que la naturaleza en general. reflejándola y haciéndola pasar de nuevo por el dispositivo óptico que causa la aberración. en lugar de reflejar el sonido en forma coherente. al igual que la longitud de onda (que pude variar de 20 mm hasta 17 m). así como el comportamiento del fenómeno de reflexión varía de acuerdo con la estructura y la textura de las superficies de reflexión. Como resultado. En las ciencias físicas y químicas. Tómese en cuenta que las ondas del sonido audible tienen un amplio rango de frecuencias (de 20 Hz hasta 20000 Hz). En este tipo de reflexión. mientras que una superficie áspera (donde áspero es relativo a la longitud de onda) reflejará las ondas en todas direcciones dispersando la energía de la onda. la reflexión de neutrones es utilizada para determinar la estructura y composición interna de un material. Del sonido: Cuando una onda sonora golpea una superficie plana es reflejada de manera coherente asumiendo que el tamaño de la superficie reflectiva es lo suficientemente larga con relación a la longitud de la onda que incide. también se invierte el frente de la onda. De neutrones: Materiales que reflejan neutrones. son utilizados en reactores nucleares y en armas atómicas. por ejemplo. porque la naturaleza de estas reflexiones son críticas para la sensación del espacio en un auditorio. El estudio de las ondas sísmicas reflejadas en las profundidades ha dado a los sismólogos la oportunidad de determinar las capas que 7 .Acoplada compleja La luz se refleja exactamente en la dirección de la fuente de donde proviene debido a un proceso óptico no lineal. Sísmica: Las ondas sísmicas producidas por terremotos o por otras fuentes tales como explosiones. pueden ser reflejadas por capas dentro de la Tierra. Un reflector acoplado se puede utilizar para eliminar aberraciones en un haz de luz. una superficie porosa tiende a absorber grandes cantidades de energía. electrónica o vibraciones de la energía. causando una transición en el estado cinético. La reflexión especular (siguiendo la ley de la reflexión equi-angular de Herón) es un efecto de la mecánica cuántica. descrita por Richard Feynman en su libro QED: La extraña teoría de la luz y la materia. El "nuevo" fotón puede emitirse en cualquier dirección. La interacción con materia liviana es un tópico de la electrodinámica cuántica. Estos efectos son conocidos como Raman. explicado como la suma de los caminos más probables tomados por los fotones. puede que el fotón absorbido no se remita o puede que se remita con pérdida de energía. que estudia la corteza de la Tierra en general. CAPÍTULO II LOS LENTES Y DE LA REFRACCIÓN: Los lentes Son objetos transparentes (normalmente de vidrio). Cuando esto ocurre. Cuando un fotón que llega golpea una molécula en la superficie de la materia. Brillouin. y en particular para encontrar posibles yacimientos de petróleo o gas natural. La historia de los lentes dice que aunque es conocido el hecho de que los antiguos griegos y romanos empleaban una clase de lente denominado “espejo ustorio” (espejo cóncavo de metal. Las lentes más comunes se basan en el distinto grado de refracción que experimentan los rayos de luz al incidir en puntos diferentes de la lente. de las que al menos una es curva. Interpretación cuántica Todas las interacciones entre fotones y materia se describen como una serie de absorciones y emisiones de fotones. Entre ellas están las utilizadas para corregir los problemas de visión en gafas. limitados por dos superficies. anteojos o lentillas. esto causaría una reflexión difusa. El estudio de las ondas sísmicas reflejadas de poca profundidad se utiliza en sismología por reflexión. es absorbido y casi de inmediato vuelto a emitir.conforman la estructura de la Tierra. que refleja los rayos solares reuniéndolos en 8 . rotacional. La energía de un fotón que llega a una molécula puede que concuerde con la energía requerida para cambiar el estado de la molécula. En la antigüedad clásica no se conocían las auténticas lentes de vidrio. primeros instrumentos ópticos. y produce un calor capaz de quemar los cuerpos allí colocados) para concentrar los rayos solares y hacer arder la madera seca. Las lentes convergentes también producen imágenes virtuales cuando el objeto se halla situado a menor longitud que la distancia focal (distancia del centro de la lente al foco principal). los espectroscopios. son menores que el objeto. Las imágenes reales pueden ser proyectadas en una pantalla y aparecen siempre invertidas en relación con el objeto que representan. no se sabe a ciencia cierta en qué época de la historia se inventaron las lentes. El borde de la placa se 9 .su foco. los periscopios. Las imágenes virtuales producidas por las lentes divergentes no pueden ser proyectadas en una pantalla. La mayoría de las lentes están hechas de variedades especiales de vidrio de alta calidad. Imágenes reales y virtuales: Los rayos emitidos por una fuente de luz y refractados a través de una lente convergente pueden concurrir todos en un punto y dar origen a una imagen real. como se nota al mirar una moneda a través de una lente de aumento (lupa). libres de tensiones internas. los rayos parecen provenir de un punto y dan origen a una imagen virtual. El proceso de fabricación de una lente a partir de un bloque de vidrio óptico implica varias operaciones. las lentes de las cámaras fotográficas y las de los proyectores cinematográficos. burbujas y otras imperfecciones. En la última mitad del siglo XIX y en la primera del XX se han inventado los binóculos. aparentan estar más cerca y en el mismo sentido que éste. etc. En el caso de las lentes cóncavas. fueron inventados entre los años 1280 y 1311. El telescopio y el microscopio fueron inventados unos siglos después. El primer paso consiste en serrar una lente en bruto a partir del bloque de vidrio. Para ello se presiona el vidrio contra una delgada placa metálica circular que se hace girar. conocidas como vidrios ópticos. posiblemente se fabricaron por primera vez en Europa a finales del siglo XIII. Los anteojos. Fabricación de los lentes: La fabricación de lentes es hoy un proceso muy complejo. En tal caso la imagen aparece en posición normal y de mayor tamaño que el objeto. utilizando grados de abrasivo cada vez más finos. Generalmente se emplean dos o más herramientas en este proceso de tallado. Cuando una serie de rayos paralelos pasan a través de una lente de superficies convexas (lentes convergentes). y otros de enormes dimensiones empleadas en los grandes telescopios de los observatorios astronómicos. Es fácil entender éste fenómeno si se toma en cuenta el principio de refracción (que es el 10 . más ligeras y menos frágiles que las de vidrio. Las lentes de plástico son más baratas. de forma que su centro óptico se encuentre en el eje de giro. Las hay pequeñísimas. la lente se 'remata' rectificando el borde hasta que el centro físico coincida con su centro óptico (el centro óptico es un punto tal que cualquier rayo luminoso que pasa por él no sufre desviación). que introdujo Isaac Newton. Para formar la superficie redondeada de la lente se la talla con herramientas cóncavas o convexas cargadas con abrasivos. En la actualidad el tamaño de las lentes varía considerablemente. Tras el pulido. Los procesos empleados en la fabricación de lentes no han cambiado demasiado desde la edad media. El reciente desarrollo de los plásticos y de procesos especiales para moldearlos ha supuesto un uso cada vez mayor de estos materiales en la fabricación de lentes. Después. los rayos convergen todos hacia un punto denominado foco. y se rectifican los bordes con una tira de latón cargada con abrasivo.carga con polvo de diamante. salvo el empleo de brea para el pulido. Tipos de lentes: Convergentes o positivas: éstas se reconocen por ser más gruesas en el centro que en los bordes. Durante este proceso se coloca la lente en el bastidor de un torno. utilizadas en algunos microscopios. no más grandes que la cabeza de un alfiler. La superficie de una lente convexa se forma mediante una herramienta cóncava y viceversa. que se realiza mediante una herramienta de hierro cubierta de brea y bañada con mordiente rojo y agua. razón por la cual también se les llama convexas. se le da una primera forma a la pieza en bruto pre -pulimentándola sobre una placa plana de hierro colado cubierta con una mezcla de granos abrasivos y agua. El último proceso de acabado de la superficie de la lente es el pulido. y por éste motivo se les denomina también cóncavas.cambio de dirección un rayo de luz o una radiación cualquiera que pasa oblicuamente de un medio a otro de diferente densidad). sufriendo un cambio de rapidez y un cambio de dirección si no incide perpendicularmente en la superficie. que indica que la luz se propaga entre dos puntos siguiendo la trayectoria de recorrido óptico de menor tiempo. son consecuencia del principio de Fermat. al llegar a un medio más denso. Este fenómeno es conocido como dispersión de la luz. Por ejemplo. las ondas más cortas pierden velocidad sobre las largas (ej. En la refracción se cumplen las leyes deducidas por Huygens que rigen todo el movimiento ondulatorio: 11 . los rayos experimentan una desviación que los aleja del rayo central. Divergentes o negativas: éstas son más delgadas en el centro que en los bordes. cuando un haz de luz blanca pasa de un medio a otro. Cuando la luz pasa a través de una lente de caras cóncavas (lente divergente). Las longitudes de onda corta son hasta 4 veces más dispersadas que las largas lo cual explica que el cielo se vea azulado. Sólo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si éstos tienen índices de refracción distintos. la velocidad de la penetración de la luz en un medio distinto del vacío está en relación con la longitud de la onda y. así como la refracción en medios no homogéneos.: cuando la luz blanca atraviesa un prisma). cada color sufre una ligera desviación. La refracción se origina en el cambio de velocidad de propagación de la onda. Al ser ésta lente más delgada en el centro que en los extremos. Explicación física: Se produce cuando la luz pasa de un medio de propagación a otro con una densidad óptica diferente. Esta desviación en la dirección de propagación se explica por medio de la ley de Snell Esta ley. ya que para esa gama de colores el índice de refracción es mayor y se dispersa más. la parte central de la onda atraviesa más rápidamente el centro de la lente y se hace curva hacia delante La refracción La refracción es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio material a otro. Por otro lado. Los ángulos de incidencia y reflexión son iguales. si el rayo de luz pasa de un medio más denso a uno menos denso. Índice de refracción: Es la relación entre la velocidad de propagación de la onda en un medio de referencia (por ejemplo el vacío para las ondas electromagnéticas) y su velocidad en el medio del que se trate. el reflejado y el refractado se encuentran en el mismo plano. especialmente entre el manto terrestre y el núcleo de la Tierra. Tipos de refracción: De las ondas de radio: El fenómeno de la refracción es un fenómeno que se observa en todo tipo de ondas. Del mismo modo. el ángulo de refracción será más pequeño que el ángulo de incidencia. En el caso de las ondas de radio. El rayo incidente. la refracción es especialmente importante en la ionosfera. Se producen fenómenos de refracción en los siguientes casos: o Refracción entre la transición entre dos capas geológicas. entendiendo por tales los que forman respectivamente el rayo incidente y el reflejado con la perpendicular (llamada Normal) a la superficie de separación trazada en el punto de incidencia. cuando la luz pasa de un medio menos denso (aire) a otro más denso (cristal). por lo que es más lento cuanto más denso sea el material y viceversa. será refractado alejándose de la normal y. de la profundidad y de la composición de la región atravesada por las ondas. el ángulo de incidencia será menor que el de refracción. 12 . La velocidad de la luz depende del medio que atraviese. por lo tanto. De las ondas sísmicas: Otro ejemplo de refracción no ligado a ondas electromagnéticas es el de las ondas sísmicas. por tanto. el rayo de luz es refractado acercándose a la normal y por tanto. en la que se producen una serie continua de refracciones que permiten a las ondas de radio viajar de un punto del planeta a otro. La velocidad de propagación de las ondas sísmicas depende de la densidad del medio de propagación y. Por ello. o En el manto. Donde: n1 = índice de refracción del primer medio. θ1= Ángulo de Incidencia. Ley de refracción La relación entre el seno del ángulo de incidencia y el seno del ángulo de refracción es igual a la razón entre la velocidad de la onda en el primer medio y la velocidad de la onda en el segundo medio. n2 = índice de refracción del segundo medio y θ2 =ángulo de refracción 13 . más densas. por pequeñas desviaciones de la densidad entre capas ascendentes menos densas y descendentes. o bien puede entenderse como el producto del índice de refracción del primer medio por el seno del ángulo de incidencia es igual al producto del índice de refracción del segundo medio por el seno del ángulo de refracción. CONCLUSIONES Refracción es el fenómeno por el cual un rayo luminoso sufre una desviación al atravesar dos medios transparentes de distinta densidad. y v la velocidad de la luz en el medio La refracción solo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si estos tienen índices de refracción distintos. n. parte de la energía luminosa se transmite (refracción) y parte se refleja (reflexión) Refracción solo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si estos tienen índices de refracción distintos. 14 . y de define por: n=c/v donde c es la velocidad de la luz en el vacio. El índice de refracción. Cuando la luz incide sobre la superficie de separación de dos medios que poseen velocidades de luz diferentes. La reflexión es el cambio de dirección de un rayo o una onda que ocurre en la superficie de separación entre dos medios. de tal forma que regresa al medio inicial. es un numero a dimensional que caracteriza a un medio transparente. los espejos y la refracción y reflexión.BIBLIOGRAFÍA Carnelutti.es/univefd/estira.com/2009/09/05/laslentes/ 15 . Agustín (2009) Tratado de Física. Edit Nueva América Bs As. Edit Ripolles. Argentina Coloma.pdf http://francgilo. Madrid España Linkografía http://www. C (2005) Las lentes.um.wordpress. ANEXOS 16 . 17 .
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