optic a 2

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PTICA

Profesor: Michael CabanillasF61

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INTRODUCCIONINTRODUCCIONDefinicinDefinicinNaturaleza de la luzNaturaleza de la luz

PTICA GEOMTRICAPTICA GEOMTRICAReflexin de la luzReflexin de la luz

EspejosEspejosRefraccin de la luzRefraccin de la luz

LentesLentes

OPTICA ONDULATORIAOPTICA ONDULATORIADifraccin de la luzDifraccin de la luz

Interferencia de la luzInterferencia de la luz

Polarizacin del la luzPolarizacin del la luz

Agenda

PROBLEMASPROBLEMAS

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INTRODUCCIN

Sabemos que para poder observar los objetosque se encuentran en nuestro alrededor,hacemos uso del sentido de la vista y para ello

necesitamos de la luz; sta al iluminar dichosobjetos se refleja y luego es captada por unode nuestros rganos: el ojo.

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Si interrumpimos el paso de la luz (hacemossombra); dicha regin no podrn ser captadaspor nuestra vista; podemos notarlo tambin enlos eclipses de luna y de sol de la cual un

cuerpo interrumpe el paso de la luz solar y nollega a nuestra vista.

EJEMPLOS

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LA OPTICA

Es la rama de la fsica, que se encarga deestudiar el comportamiento de la luz, suscaractersticas y propiedades y como ocurre supropagacin a travs de las sustancias.

Gracias a la pticapodemos comprenderdiversos fenmenos

pticos, como porejemplo: debido a lareflexin de la luz, seforman las imgenes en

un espejo.

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por refraccin de la luz, en el microscopio y lalupa se puede obtener una imagen aumentadade objetos pequeos incluso macroscpicos

hasta unas 2000 veces.

LA OPTICA

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NATURALEZA DE LA LUZ

TEORIA CORPUSCULAR:Sustentada por Isaac Newton en el ao 1668;donde indicaba que la luz estaba constituida

por un chorro de partculas o corpsculosemitidos por lo cuerpo luminosos en todasdirecciones.

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TEORIA ONDULATORIA

Sustentada por ChristianHuygens En el ao 1678; dondeindicaba que la luz se propagamediante ondas mecnicasemitidas por un foco luminoso,para propagarse necesitaba unmedio material de granelasticidad, impalpable que todo

lo llena, incluyendo el vaco,puesto que la luz tambin sepropaga en l. A este medio se lellam ter.

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TEORIA ACTUALEn la actualidad se admite que la luz es unaradiacin electromagntica que tiene

comportamiento dual, de onda y corpsculo.As unas veces manifiesta su naturalezaondulatoria( en lo fenmenos de propagacin)y en otras su naturaleza corpuscular ( en las

interacciones con los cuerpos fsicos)

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Nosotros podemos observar los objetosgracias a que la luz que incide en ellosrebota y llega a nuestros ojos, de estamanera podemos percibir su presencia.

REFLEXIN DE LA LUZ

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LEYES DE LA REFLEXIN DE LA LUZ

El rayo incidente, elrayo reflejado y lanormal a la superficiedel cuerpo; estncontenidos en unmismo plano.

El ngulo de incidencia

(i) y el ngulo dereflexin son de igualmedida.:

i=r

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Reflexin regular: se da cuando un haz de rayosparalelos inciden en una superficie reflectora plana ypulimentada, los rayos reflejados son paralelosentre s.

Si la superficie reflectante es spera, los rayosreflejados no sern paralelo entre s y la reflexin sedenomina reflexin irregular o difusa

TIPOS DE REFLEXIN

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ESPEJOS

ESPEJOS PLANOSSon aquellas superficies planas perfectamentereflectoras. En este tipo de espejo se produce

la reflexin regular.

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CARACTERISTICAS

La imagen formada en un espejo plano es virtual(los rayos reflejados parecen provenir del puntoimagen, pero no pasan realmente por dicho punto;slo lo hacen sus prolongaciones).

La imagen formada en un espejo plano es delmismo tamao que el objeto. La imagen formada presenta inversin lateral(derecha izquierda).

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15/65

ESPEJOS

ESPEJOS ESFERICOSSon casquetes esfricos cuya superficie interna o

externa es reflectante. Para que se puedan formar

imgenes ntidas es necesario que el ngulo deabertura a sea pequeo (a menor a 20)

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ESPEJOS CNCAVO O CONVERGENTE

Se caracteriza porque los rayos paralelos que

inciden en su cara reflectora se reflejan

convergiendo o interceptndose en un puntollamado foco (f).

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ESPEJOS CONVEXO O DIVERGENTE

Se caracteriza porque los rayos paralelos que

inciden en su cara reflectora se reflejan

divergiendo es decir se alejan entre s Lasprolongaciones de los rayos reflejados se cortan

en un punto llamado foco (f).

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CONSIDERACIONES PREVIAS:

TERMINOLOGA

CENTRO DE CURVATURAVRTICE

EJE PTICO

RADIO DE CURVATURAFOCO

DISTANCIA FOCAL

Formacin de imgenes en espejos esfricos

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19/65

CONSIDERACIONES PREVIAS:TERMINOLOGA

CENTRO DE CURVATURA

RADIO DE CURVATURA

VRTICE CENTRO DEL ESPEJOEJE PTICO

FOCO

DISTANCIA FOCAL

CENTRO DE CURVATURA: CENTRO DE LASUPERFICIE ESFRICA QUE CONSTITUYE ELESPEJO (C)

RADIO DE CURVATURA: DISTANCIA ENTRE EL

CENTRO Y CUALQUIER PUNTO DEL ESPEJO(R)

C

R


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20/65

CONSIDERACIONES PREVIAS:TERMINOLOGA

CENTRO DE CURVATURA

RADIO DE CURVATURA

VRTICE CENTRO DEL ESPEJOEJE PTICO

FOCO

DISTANCIA FOCAL

VRTICE CENTRO DEL ESPEJO: SE TOMA COMO ORIGENDEL SISTEMA DE COORDENADAS (O)

OC


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21/65


TERMINOLOGA

CENTRO DE CURVATURA

RADIO DE CURVATURA

VRTICE CENTRO DEL ESPEJO

EJE PTICO

FOCO

DISTANCIA FOCAL

EJE PTICO RECTA QUE UNE EN CENTRO DECURVATURA Y EL CENTRO DE ESPEJO

OC


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22/65


TERMINOLOGA

CENTRO DE CURVATURA

RADIO DE CURVATURA

VRTICE CENTRO DEL ESPEJO

EJE PTICO

FOCO

DISTANCIA FOCALRAYOS PARAXIALES: RAYOS PARALELOS AL EJE

CERCANOS AL MISMO

FOCO PUNTO POR EL QUE PASAN LOS RAYOSPARAXIALES

OC F

DISTANCIA FOCAL DISTANCIA DEL VRTICE AL FOCO

f=R/2


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OC F

CRITERIO DE PROPAGACIN DE LOS RAYOS

RECTILNEA

SENTIDO: DE IZQUIERDA A DERECHA

CRITERIO DE SIGNOS:

SOBRE EL EJE OX(PTICO):

POSITIVAS DISTANCIAS A LA DERECHA DEL VRTICEO CENTRO DEL ESPEJO

NEGATIVAS A LA IZQUIERDA

SOBRE EL EJE OY(PERPENDICULAR AL PTICO) TAMAO(Y)

POSITIVAS POR ENCIMA DEL EJE PTICO

NEGATIVAS POR DEBAJO DEL EJE PTICO

+-+

-

OY


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OC F

O CF

FOCO IZQUIERDADEL ORIGEN

UNIN DE LOSRAYOS REFLEJADOSDISTANCIA FOCAL

f0


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OC F

TRAZADO GEOMTRICO DE RAYOS:

RAYO1 PARALELO AL EJE PTICO REFLEXIN PASA POR EL FOCO.

RAYO2 PASA POR EL CENTRO DE

CURVATURA REFLEXIN CON LAMISMA DIRECCIN QUE INICIDE (SENTIDOCONTRARIO)

RAYO3- PASA POR EL FOCO REFLEXIN PARALELA AL EJE PTICO(LEY

DE RECIPROCIDAD)


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26/65


USAMOS LAS PROLONGACIONES DE LOSRAYOS REFLEJADOS PARA VER DONDE SECORTAN

O CF


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OC F

TRAZADO DE RAYOS (II):

RAYO QUE PASE POR EL VRTICE DELESPEJO SE REFLEJA CON EL MISMONGULO CON RESPECTO AL EJE PTICO

NGULO DE INCIDENCIA = NGULO DE

REFLEXIN

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28/65

O CF

TRAZADO DE RAYOS (II):

RAYO QUE PASE POR EL VRTICE DEL ESPEJO SE REFLEJA CON EL MISMO NGULO CON RESPECTOAL EJE PTICO (USAMOS LA PROLONGACIN)

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29/65

O CF

NOTACIN

Y- ALTURA DEL OBJETO

Y- ALTURA DE LA IMAGEN

o DISTANCIA DEL OBJETO ALVRTICE DEL ESPEJO

i DISTANCIA DE LA IMAGEN

AL VRTICE DEL ESPEJOf DISTANCIA FOCAL

o i

YY

f OBJETIVO:MTODO MATEMTICO QUENOS PERMITA CALCULAR ELTAMAO Y LA POSICIN DELA IMAGEN FORMADA, CONLOS DATOS DEL ESPEJO.

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O CF

o i

YY

A

B B

SEMEJANZA DE TRINGULOS

BAO BAO

PROPORCIONALIDAD ENTRELADOS

)('

)(''''

o

i

Y

Y

o

i

OB

OB

Y

Y

AB

BA

=

===

CADA MAGNITUD CON SU

SIGNO

INVERTIDAIMAGEN--NEGATIVOESASI

OBJETOIMAGENLA1A

NATURALTAMAO1A

OBJETOELIMAGENLA1A

IMAGENLADEAUMENTO)(

''

>

>

==

S

S

Y

YAf

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31/65

O CF

o i

YY

A

B B

SEMEJANZA DE TRINGULOS

NMF BAF

APROXIAMCIN DE RAYOSPRXIMOS AL EJEPTICO(PARAXIAL)

PROPORCIONALIDAD ENTRE LADOS

f

M

N

ESPEJOSLOSDEECUACIN111

11(-o)1

iTODODIVIDOy)(

'

''''

fio

fi

f

if

o

i

f

if

Y

Y

f

if

NF

FB

Y

Y

MN

BA

=+

=

=

=

===


SIGNO

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O CF

o i

YY

A

B B

RESUMEN:

f

M

N

ESFRICOSESPEJOS2

ESPEJOSLOSDEECUACIN111

IMAGENLADEAUMENTO'

Rf

fio

f

if

o

i

Y

YA

=

=+

===


SIGNO

IMPORTANTE:

ESTAS EXPRESIONES SON VLIDASPARA TODOS LOS ESPEJOS

ESFRICOS, TANTO CNCAVOSCOMO CONVEXOS

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EN FUNCIN DE LA DISTANCIA HORIZONTAL A LA QUESITUAMOS EL OBJETO CON RESPECTO AL VRTICE DEL ESPEJO

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OC FAPROXIMACIN DEL OBJETO AL ESPEJO

o DISTANCIA HORIZONTAL DEL OBJETO AL VRITCE DEL

ESPEJOFASE(I) o>RFASE(II) o=RFASE(III) R>o>fFASE(IV) o=fFASE(V) o

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OC F

I

ANALIZAR:TIPO DE IMAGEN :REAL

AUMENTO :REDUCIDA

INVERSIN : SI

INVERTIDAEREDUCIDAIMAGEN49,0

6,0

29,0

o

i-Aumento

)(izquierda2929,0

34,3)66,1(5)6,0(

1)2,0(

1i1

60cmaimagene20cmafoco:ejemploPor

NEGATIVAiNEGATIVASfyo

fRo

ESPEJOSLOSDEECUACINo1-

11

=

==

==

==

=

>>

=

cmi

fi

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36/65

OC F

II

ANALIZAR:TIPO DE IMAGEN : REAL

AUMENTO : TAMAONATURAL

INVERSIN : SI

INVERTIDAENATURALTAMAOIMAGEN1

4,0

4,0

o

i-Aumento

OBJETOELQUEPOSICINMISMA)(izquierda404,0

5,2)5,2(5)4,0(

1)2,0(

1i1



f2Ro


11

=

==

==

==

=

==

=

cmi

fi

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37/65

OC F

III

ANALIZAR:TIPO DE IMAGEN :REAL

AUMENTO :AUMENTO

INVERSIN : SI

INVERTIDAEAUMENTADAIMAGEN4

25,0

1

o

i-Aumento

)(izquierda1000,1

1)4(5)25,0(

1)2,0(

1S'1



fR


11

=

==

==

==

=

>>

=

cmi

o

fi

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38/65

OC F

IV

ANALIZAR:TIPO DE IMAGEN :BORROSA

AUMENTO : INFINITO

INVERSIN : SI

BORROSAIMAGEN2,0o

i-Aumento

0)5(5)2,0(

1)2,0(

1i1


NEGATIVAS'NEGATIVASfyo

f


11

=

==

=

==

=

=

=

INFINITOi

o

fi

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39/65

OC F

V

ANALIZAR:TIPO DE IMAGEN :VIRTUAL

AUMENTO : AUMENTO

INVERSIN : NO

DERECHAYAUMENTADAIMAGEN21,0

2,0

o

i-Aumento

DERECHALAA202,0

5)10(5)1,0(

1)2,0(

1i1


POSITIVAiNEGATIVASfyo

f


11

+=

==

==

==

=

=

=

cmi

o

fi

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O CF

DERECHAYREDUCIDAIMAGEN5,0

2,0

1,0

o

i-Aumento

DERECHALAA101,0

10)5(5)2,0(

1)2,0(

1i1


POSITIVASIEMPREiPOSITIVAf

NEGATIVAo


11

+=

==

==

=+=

=

=

cmi

fi

ANALIZAR:TIPO DE IMAGEN :VIRTUAL

AUMENTO :REDUCCIN

INVERSIN : NO

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IMNEGES REALES EINVERTIDAS SI o>f

PUEDE AUMENTAR A REDUCIR

NICO ESPEJO QUE DA UNA

IMAGEN DERECHA YAUMENTADA o

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43/65

COf f


RAYO1 PARALELO AL EJE PTICO REFRACCINPASA POR EL FOCO IMAGEN.

RAYO2 PARTE DEL FOCO OBJETO REFRACCINPARALELA AL EJE PTICO

RAYO3- INCIDE PERPENDICULARMENTE A LASUPERFICIE ESFRICA NO SUFRE DESVIACIN ENSU REFRACCIN

REAL

INVERTIDA

REDUCID

n1 n2

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COf f

n1 n2

S S

sn

sn

y

yAAumento

s

yn

s

yrnin

2

1

2121

''

'

'

)(n

pequeosmuyngulosdeonesAproximaci

==

=

=

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45/65

C O ff

VIRTUAL

DERECHA

REDUCIDA

n1 n2

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46/65

CO f

n1 n2

R>0 POSITIVO f (FOCO IMAGEN) > 0 SIn1

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47/65

CONSIDERACIONES PREVIAS

DOBLE REFRACCIN DOS DIOPTRIOSCONSECUTIVOS

ECUACIN DE UNA LENTE DELGADA

UBICACIN DE LOS FOCOS- DISTANCIAS FOCALES

OTRAS FORMAS DE LA ECUACIN DE UNA LENTE

POTENCIA DE LA LENTE

TIPOS DE LENTES

CONVERGENTES

DIVERGENTES

FORMACIN DE IMGENES EN LENTES

BICONVEXAS CONVERGENTES

BICNCAS - DIVERGENTES

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LENTE: MATERIAL TRANSPARENTE LINITADO POR DOSSUPERFICIES ESFRICAS O UNA ESFRICA Y OTRAPLANA

SE DICE QUE ES DELGADA: CUANDO EL ESPESOR DE LALENTE ES DESPRECIABLE FRENTE A LOS RADIOS DECURVATURA DE ESTA. UN NICO VRTICE O EN ELCENTRO DE LA LENTE

UNA LENTE SE PUEDE CONSIDERAR COMO UNAASOCIACIN DE DOS DIOPTRIOS

5) PASO DEL MEDIO 1 AL 2

6) PASO DEL MEDIO 2 AL 1 NUEVAMENTE

NORMALMENTE LOS MEDIOS QUE RODEAN A LA LENTESON EL AIRE, CON NDICEDE REFRACCIN 1 Y ELMATERIAL DE LA LENTE TIENE NDICE DE REFRACCINN>1

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49/65

C2 C1

AIRE AIRE

MEDIO

n

PP O

S

S

1

1212

11

'

'

esfricodioprio1delEcuacin

R

n

SS

n

Rnn

Sn

Sn

=

=

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50/65

C2 C1

AIRE AIRE

MEDIO

n

PP O

S

S

2

1212

1

'''

1

'

esfricodioprio2delEcuacin

R

n

S

n

S

Rnn

Sn

Sn

=

=

S

P

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51/65

C2 C1

AIRE AIRE

MEDIO

n

PP O

S

S

=

=

=

21

2

1 11

)1(

1

''

1

1'''

1

11

'

RRnSSsumando

R

n

S

n

S

R

n

SS

n

S

P

SI EL MEDIO NO ES AIRE,HABRA QUE PONER ENLUGAR DE n EL NIDICE

DE REFRACCINRELATIVO DEL MEDIO

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52/65

[ ] metrosenestfcuando)mDioptrias(lenteladePotenciaf1

delgadaslenteslasdeGaussianaFrmula111

focaldistancialadefuncinenlentesdefabricantedelEcuacin

'f'f)iguales(-focalesDistancias11

)1(11

iOBJETOFOCO

11)1(

1

''

1

oIMAGENFOCOsignosucondistanciasyRadiosLos

11)1(

11

1-

21

21

21

=

=

=

==

==

=

oif

RRn

of

RRn

if

RRn

oi

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53/65

BICONVEXA

R1 >0R2 0R2 =

BICNCAVA

R1 0

PLANOCNCAVA

R1 =

R2 >0

EL ESPESOR DE LA LENTE ES DESPRECIABLE FRENTE A LOS RADIOS DE

PARA UNA LENTE RODEADA DE UNA MEDIO CON MENOR NDICEDE REFRACCIN QUE EL DE LA LENTE EN CASO CONTRARIO LACONVERGENCIA Y DIVERGENCIA SERA AL REVS

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C2 C1

AIRE AIRE

Of f


RAYO1 PARALELO AL EJE PTICO REFRACCIN PASA POR EL FOCOIMAGEN.

RAYO2 PARTE DEL FOCO OBJETO REFRACCIN PARALELA AL EJE PTICORAYO3- PASA POR EL CENTRO DE LA LENTE Y NO SUFRE DESVIACIN EN SUREFRACCIN

TODOS LOS RAYOS SE LLEVAN HASTA EL EJE CENTRAL DE LA LENTE

o

i==

oi

AAUMENTO

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C2 C1

AIRE AIRE

Of f

ACERCO ELOBJETO

IMAGEN

REAL

INVERTIDA

VA

AUMENTANDO ELTAMAO

DESDE ELINFINITO HASTAS=f

S>2f IMAGENDISMINUIDA

S=2f TAMAO NATURAL

<

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56/65

C2 C1

AIRE AIRE

Of f

ACERCO ELOBJETO

IMAGEN

VIRTUAL

DERECHA

AUMENTANDA

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57/65

C2 C1

AIRE AIRE

Of f

ACERCO ELOBJETO

IMAGEN

VIRUTAL

DERECHA

VA AUMENTANDO ELTAMAO

PERO SIEMPREMENOR QUE ELOBJETO

CAMBIA LA UBICACIN DE LOS FOCOS f f

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58/65

LA LUPAEL MICROSCOPIO

EL TELESCOPIO

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59/65

C2 C1

AIRE AIRE

Of f

IMAGEN

VIRTUAL

DERECHA

AUMENTANDA

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60/65

Off

IMAGENREAL

INVERTIDA

AUMENTANDA

OBJETIVO:

VER CON GRAN AUMENTO UN OBJETOPEQUEO SITUADO A CORTA

DISTANCIA

1LENTE OBJETIVO

S LIGERAMENTE

SUPERIOR A LADISTANCIAFOCAL DELOBJETIVO

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61/65

ff

OBJETIVO:

VER CON GRAN AUMENTO UN OBJETOPEQUEO SITUADO A CORTA

DISTANCIA

1LENTE OBJETIVO

S LIGERAMENTE

SUPERIOR A LADISTANCIAFOCAL DELOBJETIVO

2LENTE OCULAR

LA IMAGENOBTENIDA SE

COLOCA

LIGEREAMENTEANTES DE FOCO

OCULAR

fOC fOC

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62/65

Off fOC fOC

CON RESPECTO A LASEGUNDA LENTE

IMAGEN

VIRTUALDERECHA

AUMENTANDA

CON RESPECTO AL OBJETOINICIAL

IMAGEN

VIRTUAL

INVERTIDA

MAYOR DOBLE AUMENTO

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63/65

ff

IMAGEN

REAL

INVERTIDAREDUCIDA

OBJETIVO:

PODER OBSERVAR OBJETOS MUYALEJADOS DONDE S

1LENTE OBJETIVO

S CON LOCUAL LA IMAGENSE FORMA EN ELPLANO FOCAL DE

IMAGEN

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64/65

OBJETIVO:

PODER OBSERVAR OBJETOS MUYALEJADOS DONDE o

1LENTE OBJETIVO

S CON LOCUAL LA IMAGENSE FORMA EN EL

PLANO FOCAL DEIMAGEN

f=fOC

f

DISTANCIAS FOCALESIGUALES

Focular=Fobjeto

fOC

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65/65

f=fOC

f fOC

CON RESPECTO A LASEGUNDA LENTE

IMAGEN

VIRTUAL

DERECHA

CON RESPECTO ALOBJETO INICIAL

IMAGEN

VIRTUAL

INVERTIDA

optic a 2

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