• Cuando una onda de cualquier tipo alcanza la frontera de dos medios distintos: – Parte de su energía se transmite al segundo medio, dando lugar en el segundo medio a otra onda de características semejantes las de la onda incidente que recibe el nombre de onda transmitida. – Otra parte de la energía se emplea en generar otra onda que se propaga hacia atrás en el primer medio y que se llama onda reflejada.
LEYES DE LA REFLEXIÓN
1. Cada rayo de la onda incidente y el correspondiente rayo de la onda reflejada forman un plano perpendicular al plano de separación de los medios. 2. El ángulo que forma el rayo incidente con la recta normal a la frontera (ángulo de incidencia) es igual al ángulo de esta normal con el rayo reflejado (ángulo de reflexión)
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Cuando la luz pasa de un medio a otro cuyo índice de refracción es mayor, por ejemplo del aire al agua, los rayos refractados se acercan a la normal. Si el índice de refracción del segundo medio es menor los rayos refractados se alejan de la normal. Si consideramos que n1>n2 y aumentamos el ángulo de incidencia, llega un momento en que el ángulo de refracción se hace igual a 90º, lo que significa que desaparece el rayo refractado. Como el seno de 90º es uno el ángulo de incidencia para el cual ocurre este fenómeno viene dado por ac =n2/ n1 Este ángulo de incidencia, ac recibe el nombre de ángulo crítico, ya que si aumenta más el ángulo de incidencia, la luz comienza a reflejarse íntegramente, fenómeno que se conoce como reflexión total. La fibra óptica y los espejismos son un ejemplo de reflexión total.
ESPEJOS PLANOS
• Un espejo es una superficie pulida en la que al incidir la luz, se refleja siguiendo las leyes de la reflexión. • El ejemplo más simple es el espejo plano. En él, un haz de rayos de luz paralelos puede cambiar de dirección completamente como conjunto y continuar siendo un haz de rayos paralelos, pudiendo producir así una imagen virtual de un objeto con el mismo tamaño y forma que el real. Sin embargo, la imagen resulta derecha, pero invertida en el eje vertical, pues se forma con las prolongaciones de los rayos.
ESPEJOS ESFÉRICOS
• Un espejo esférico está caracterizado por su radio de curvatura R. En el caso de los espejos esféricos solo existe un punto focal F = F ´= R/2 cuya posición coincide con el punto medio entre el centro del espejo y el vértice del mismo. Se encontrará a la izquierda del vértice para los espejos cóncavos y a la derecha para los espejos convexos. • El aumento del espejo será A = y´/y , dependerá de la curvatura del espejo y de la posición del objeto.
FORMACIÓN DE IMÁGENES • La construcción de imágenes es muy sencilla si se utilizan los rayos principales: – Rayo paralelo: Rayo paralelo al eje óptico que parte de la parte superior del objeto. Después de refractarse pasa por el foco imagen. – Rayo focal: Rayo que parte de la parte superior del objeto y pasa por el foco objeto, con lo cual se refracta de manera que sale paralelo. Después de refractarse pasa por el foco imagen. – Rayo radial: Rayo que parte de la parte superior del objeto y está dirigido hacia el centro de curvatura del dioptrio. Este rayo no se refracta y continúa en la mismas dirección ya que el ángulo de incidencia es igual a cero.
ESPEJOS CÓNCAVOS a) Objeto situado a la izquierda del centro de curvatura. La imagen es real, invertida y situada entre el centro y el foco. Su tamaño es menor que el objeto. b) Objeto situado en el centro de curvatura. La imagen es real, invertida y situada en el mismo punto. Su tamaño igual que el objeto. c) Objeto situado entre el centro de curvatura y el foco. La imagen es real, invertida y situada a la izquierda del centro de curvatura. Su tamaño es mayor que el objeto.
d) Objeto situado en el foco del espejo. Los rayos reflejados son paralelos y la imagen se forma en el infinito.
e) Objeto situado a la derecha del foco. La imagen es virtual, y conserva su orientaci贸n. Su tama帽o es mayor que el objeto.
ESPEJOS CÓNVEXOS • Se produce una situación en la que la imagen es virtual, derecha y más pequeña que el objeto.
INSTRUMENTOS ÓPTICOS
EL MICROSCÓPIO Un microscopio es un sistema de lentes que produce una imagen virtual aumentada de un apequeño objeto. •
El microscopio más simple es una lente convergente, la LUPA. El objeto se coloca entre la lente y el foco, de modo que la imagen es virtual y está a una distancia que es la distancia mínima de visón nítida, alrededor de 25 cm.
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El MICROSCOPIO COMPUESTO consiste en dos lentes convergentes de pequeña distancia focal, llamadas objetivo y ocular. La distancia focal del objetivo f, es mucho menos que la distancia focal f´ del ocular. El objeto AB se coloca a una distancia del objetivo ligeramente mayor que f. El objetivo forma una primera imagen a´b´ que hace de objeto para el ocular. La imagen a´b´ debe estar a una distancia del ocular ligeramente menor que f´. La imagen final ab es virtual, invertida y mucho mayor que el objeto. El objeto AB se coloca de tal manera que ab está a una distancia del ocular igual a la distancia mínima de visión nítida, alrededor de 25 cm. Esta condición se realiza mediante el enfoque que consiste en mover todo el microscopio respecto al objeto.(Se puede observar la imagen a través de una lente convexa).
EL TELESCOPIO •
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En el telescopio el objetivo es una lente convergente de distancia focal f muy grande, a veces de varios metros. Como el objeto AB es muy distante, su imagen a´b´ producida por el objetivo, está en su foco F0. Sólo se necesitan los rayos centrales para conocer la posición de la imagen. El ocular es una lente convergente de distancia focal f´ mucho menor. De coloca de tal que la imagen intermedia a´b´ esté entre el ocular y su foco. y la imagen final ab esté a la distancia mínima de visón nítida, alrededor de 25 cm. El enfoque se hace moviendo el ocular ya que nada se gana moviendo el objetivo. (Se puede observar la imagen a través de una lente cóncava).