TERCERA UNIDAD

Óptica geométrica de los cuerpos

LEYES DE LA REFLEXIÓN DE LA LUZ

El ángulo de incidencia, es el ángulo entre el rayo indicado y la normal a la superficie reflejante, en el punto de incidencia. Angulo de reflexión es le ángulo entre el rayo reflejado y la normal de la superficie.

En la reflexión de un espejo plano, el rayo incidente el rayo reflejado y la normal a la superficie se encuentran sobre el mismo plano además da que el ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión.

REPRESENTACIÓN DE LA REFLEXIÓN

REFRACCIÓN DE LA LUZ

La refracción es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio material a otro. 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. La refracción se origina en el cambio de velocidad de propagación de la onda señalada.

Un ejemplo de este fenómeno se ve cuando se sumerge un lápiz en un vaso con agua: el lápiz parece quebrado. También se produce refracción cuando la luz atraviesa capas de aire a distinta temperatura , de la que depende el índice de refracción. Los espejismos son producidos por un caso extremo de refracción, denominado reflexión total. Aunque el fenómeno de la refracción se observa frecuentemente en ondas electromagnéticas como la luz, el concepto es aplicable a cualquier tipo de onda.

REFRACCIÓN DE LA LUZ

LEY DE SNELL

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, 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, esto es:

DONDE: =: ÍNDICE DE REFRACCIÓN DEL PRIMER MEDIO: ÁNGULO DE INCIDENCIA: ÍNDICE DE REFRACCIÓN DEL SEGUNDO MEDIO:ÁNGULO DE REFRACCIÓN

EL ÍNDICE DE REFRACCIÓN

Podría definirse como la medida en la cual la luz es reducida al pasar por un medio, en comparación con otro.

El índice de refracción puede variar con las características de la onda incidente, por tanto, se utiliza una onda estándar: la luz amarilla con una longitud de onda de 589,29 nanómetros; es decir, en las líneas de Fraunhofer, el espectro para el sodio. Algunos índices de refracción no se han medido con esta frecuencia estándar, la mayoría de los cuales ha sido indicado en la columna de condiciones; no obstante, el índice suele ser muy similar al tradicional.

Material índice de refracción (n) λ (nm) Condiciones

Vacío 1

Aire 1,0002926 589,29 CNPT

Helio 1,000036 589,29

Oxígeno 1,0002708 667,8

Hidrógeno 1,000132 589,29

Dióxido de carbono 1,00045 589,29

Etanol 1,361 589,29 20,0°C

Agua 1,3330 589,29 20.0°C

Diamante 2,419 589,29

Ámbar 1,55 589,29

Ámbar 1,55 589,29

Hielo 1,31

Córnea humana 1,3375

Criolita 1,338

Acetona 1,36

Glicerol 1,4729

Cloruro de sodio (sal) 1,5442 589 nm

Silicio 4,01

Zirconia cúbica 2,15 - 2,18

Teflón 1,35 - 1,38

Zafiro 1,762–1,778

Meta material de J. Valentine et al., 2008 0.63

REFLEXIÓN INTERNA TOTAL Es el fenómeno que se produce cuando un rayo de luz,

atravesando un medio de índice de refracción n más grande que el índice de refracción en el que este se encuentra, se refracta de tal modo que no es capaz de atravesar la superficie entre ambos medios reflejándose completamente. La reflexión interna total solamente ocurre en rayos viajando de un medio de alto índice refractivo hacia medios de menor índice de refracción. Este fenómeno solo se produce para ángulos de incidencia superiores a un cierto valor crítico. El ángulo crítico también es el ángulo mínimo de incidencia en el cual se produce la reflexión interna total. La reflexión interna total se utiliza en fibra óptica para conducir la luz a través de la fibra sin pérdidas de energía.

EN LA IMAGEN SE APRECIA COMO UN HAZ DE LUZ QUE VIAJA POR UN MEDIO CON ÍNDICE DE REFRACCIÓN , CAMBIA SU TRAYECTORIA CUANDO PASA AL MEDIO CON ÍNDICE DE REFRACCIÓN . LOS ÁNGULOS Α Y Β SON IGUALES (INCIDENCIA Y REFLEXIÓN). EL ÁNGULO ϒ SE CALCULA SEGÚN LA LEY DE SNELL

REFLEXIÓN INTERNA TOTAL

DISPERSIÓN En es el fenómeno por el cual un conjunto de

partículas que se mueve en una dirección determinada rebota sucesivamente con las partículas del medio por el que se mueve hasta perder una dirección privilegiada de movimiento.

Por ejemplo, la luz en el cielo se dispersa haciendo que lo veamos azul en vez de negro. De manera que el cielo se ve azul o naranja cuando el Sol está en el horizonte, porque recibimos radiación dispersada (dispersión de Rayleigh) y el que las nubes sean blancas también es debido a la dispersión

REFLEXION DEL SONIDO

Reflexión se refiere al fenómeno por el cual una onda se absorbe o regresa.

Una onda se refleja (rebota al medio del cual proviene) cuando se encuentra con un obstáculo que no puede traspasar ni rodear.

REFRACCIÓN DEL SONIDO EN LA ATMOSFERA

Las ondas electromagnéticas que penetran en la atmósfera procedentes del espacio sufren una ligera desviación debida a la refracción. La refracción atmosférica, que así se llama este fenómeno, es más importante cuando la fuente se encuentra próxima al horizonte (por debajo de 15º) y el efecto es el de aumentar la altura aparente de la fuente.

Si al rotar la Tierra el objeto gana altura, los efectos de la refracción disminuyen, hasta alcanzar un mínimo cuando el objeto culmina, es decir, alcanza la máxima altura sobre el horizonte. Si en algún momento, debido a su posición, el objeto pasase por el cénit (que es el punto más alto de la bóveda celeste y se encuentra justamente encima de nuestras cabezas la refracción no afectaría en absoluto a la dirección de propagación de la onda.

ONDA ELÁSTICA

Una onda elástica es una perturbación tensional que se propaga a lo largo de un medio elástico. Por ejemplo las ondas sísmicas ocasionan temblores que pueden tratarse como ondas elásticas que se propagan por el terreno.

ONDAS SÍSMICAS

El movimiento sísmico se propaga mediante ondas elásticas (similares al sonido), a partir del hipocentro. Las ondas sísmicas se presentan en tres tipos principales: Ondas longitudinales o primarias, ondas transversales o secundarias y superficiales (por interacción de las dos primeras).