Transcript CLASE 016(La Luz)

UNIDAD 3
LA LUZ
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OBJETIVOS
Al término de la unidad, usted deberá:
1. Comprender el comportamiento de la luz
y los fenómenos asociados a ella.
2. Aplicar la óptica geométrica a la solución
de problemas.
3. Reconocer el proceso de la visión y la
forma de mejorarla a través de los
instrumentos ópticos.
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HISTORIA
El hombre siempre se ha preguntado qué es la luz:
• Los antiguos griegos ya habían observado algunos fenómenos
asociados con la luz como la propagación rectilínea, la reflexión y la
refracción.
• Una idea para explicar la naturaleza de la luz proponía que se
trataba de "algo emitido por el ojo" que chocaba contra los objetos y
permitía verlos.
• Más adelante se propuso que la luz debía proceder de los objetos
que se veían y que al llegar al ojo producía el efecto de la visión.
• Ninguna de las dos hipótesis explicaba por qué no se emiten rayos
en la oscuridad, así que se planteó una nueva hipótesis que
identificaba la luz como algo procedente del Sol y de los cuerpos
incandescentes.
•La luz: ¿ onda o partícula ?
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COMPOSICIÓN DE LA LUZ
Newton:
TEORÍA ONDULATORIA
Al iniciarse
el siglo XVIII, Newton propone que la luz

está compuesta por partículas luminosas, de distinto
tamaño según el color, que son emitidas por los
cuerpos luminosos y que producen la visión al llegar a
nuestros ojos.
(Christian Huygens)
Newton se apoyaba en los siguientes hechos:
• Latrayectoria seguida por los corpúsculos es
rectilínea y por ello la luz se propaga en línea recta.
• Cuando se interpone un obstáculo, los corpúsculos
no pueden atravesarlo y así se produce la sombra.
• La reflexión se debe al rebote de los corpúsculos
sobre la superficie reflectora.
TEORÍA CORPUSCULAR
(Isaac Newton)

TEORÍA DUAL
Sin embargo no se podía explicar:
• Los cuerpos, al emitir corpúsculos, debían perder
masa y esto no se había observado.
• Ya se conocía el fenómeno de la refracción y no
podía explicarse por qué algunos corpúsculos se
reflejaban y otros se refractaban. Según Newton, la
refracción se debía a un aumento de velocidad de los
corpúsculos de luz.
(Albert Einstein)
Huygens:
en la misma época, propone que la luz
es una onda basándose en las
observaciones siguientes:
• La masa de los cuerpos que emiten
luz no cambia.
• La propagación rectilínea y la
reflexión se pueden explicar
ondulatoriamente
• La refracción es un fenómeno típico
de las ondas.
No obstante quedaban cosas sin
explicar:
• No se encontraba una explicación
para la propagación de la luz en el
vacío, ya que se pensaba que todas las
ondas necesitaban un medio material
para propagarse (Eter).
• No se habían observado en la luz los
fenómenos de interferencia y de
difracción que ya se conocían para las
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ondas.
LA LUZ
• Según el fenómeno o propiedad que se observe se puede
estudiar como una ONDA o como una PARTICULA.
• Es una onda TRANSVERSAL y ELECTROMÁGNETICA
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FUENTES DE LUZ
1.
NATURAL
2.
ARTIFICIAL
Incandescencia
Fosforescencia
Fluorescencia



6
LA LUZ Y LOS CUERPOS

TRANSPARENTES

TRANSLÚCIDOS

OPACOS
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PROPAGACIÓN DE LA LUZ
Todo rayo luminoso recorre trayectorias rectilíneas en
medios transparentes y homogéneos.
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ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO
Espectro de la Luz Visible
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La Luz Como Fuente de Energía
• A excepción de la energía nuclear, toda la energía que disponemos
en la Tierra tiene su origen, directa o indirectamente, en el Sol.
• La luz que nos llega del Sol transporta energía (fotones).
• La energía de los fotones depende de la frecuencia de la Onda.
•La ecuación que relaciona la energía del fotón con su frecuencia es:
E=hxf
Frecuencia expresada en Hz
Constante de Planck (6,626 x 10-34 Jxs)
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EJERCICIO Nº1
Si tenemos que hervir un litro de agua en menos tiempo posible, y
para esto se nos da a elegir utilizar cualquier onda del espectro
electromagnético. ¿Cuál seria la onda que utilizaría para lograr el
objetivo?
I. Ondas de radio.
II. Rayos ultravioleta
III. Rayos gamma.
IV. Microondas
a)
b)
c)
d)
Solo
Solo
Solo
Solo
I
II
III
I y IV
ALTERNATIVA C
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REFLEXIÓN DE LA LUZ


El rayo incidente, la
normal y el rayo
reflejado son coplanares.
El ángulo de incidencia
es congruente con el
ángulo de reflexión.
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REFRACCIÓN DE LA LUZ
Al pasar un rayo de
luz de un medio de
menor densidad a otro
de mayor densidad, el
ángulo de refracción
es menor que el
ángulo de incidencia y
viceversa.
c
n
v
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PRINCIPIO DE FERMAT Y
LA LEY DE SNELL
• En el siglo XVII, el matemático francés
anuncio en óptica que: “El trayecto seguido
por la luz al propagarse de un punto a otro es
tal que el tiempo empleado en recorrerlo es un
mínimo”
• Ley de Snell dice: “Para un rayo de luz
dado, la razón de los desplazamientos en uno y
otro medio es la misma y depende sólo de la
naturaleza de los medios elegidos y del orden
en que se los haya dispuesto”.
B
A
• Se utiliza 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.
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EJERCICIO Nº2
Un rayo de luz pasa sucesivamente por tres medios transparentes
de diferentes índices de refracción, tal como lo muestra la figura.
Basándose solo en la información que entrega el dibujo, ¿Cuál de
los medios tiene el menor índice de refracción?
a)
b)
c)
d)
e)
N1
N2
N3
N1 y N3 por igual.
N1 y N2 por igual.
ALTERNATIVA C
N1
N2
N3
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REFRACCIÓN DE LA LUZ EN LA
ATMÓSFERA
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REFLEXIÓN TOTAL DE LA LUZ



Este fenómeno ocurre sólo si n2 > n1.
Si el ángulo de incidencia llega a un valor límite, se produce
una refracción rasante.
Si el ángulo de incidencia es mayor que el valor límite, el rayo
no se refracta, sino que se refleja; la superficie actúa como un
espejo plano.
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DESCOMPOSICIÓN DE LA LUZ
BLANCA


La luz blanca está
constituida por la
superposición de una
infinidad de luces de
colores.
Un medio o cuerpo
transparente determinado
posee un índice de
refracción particular para
cada una de las luces de
colores.
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ABSORCIÓN DE LA LUZ
Al ser iluminados los cuerpos,
éstos reflejan algunas
longitudes de onda y
absorben otras, lo cual hace
que percibamos los colores.
El blanco las refleja todas
y el negro las absorbe
todas.
La absorción produce un
aumento de temperatura.
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DIFRACCIÓN DE LA LUZ
Ocurre cuando la onda
luminosa es desviada
por efecto de un
obstáculo que
encuentra en su
trayectoria.
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INTERFERENCIA DE LA LUZ
La luz que atraviesa dos ranuras muy próximas
entre sí se difracta. La pantalla se ilumina donde
las ondas luminosas llegan en fase y se ve oscura
donde las ondas llegan fuera de fase.
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LA LUZ LÁSER



La luz blanca es
incoherente, contiene
muchas frecuencias que
están fuera de fase.
La luz de una sola
frecuencia también
puede estar fuera de
fase.
La luz coherente (láser)
tiene todas las ondas de
igual frecuencia y en
fase(Interferencia
constructiva).
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EJERCICIO Nº3
El arco iris es un fenómeno que se produce principalmente por:
I. Refracción de la Luz.
II. Reflexión total interna de la Luz.
III. Interferencia luminosa.
a)
b)
c)
d)
e)
Solo
Solo
Solo
Solo
Solo
I
II
III
I y II
II y III
ALTERNATIVA D
(Dispersión)
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