FÍSICA Y ELEMENTOS DE ASTRONOMIA Y LABORATORIO I

OPTICA Y ONDA

La óptica es la rama de la física que analiza las características y las propiedades de la luz, estudiando cómo se comporta y se manifiesta. Siendo esta  un tipo de onda electromagnética.

Antes de abocarnos en las propiedades principales de luz, sería bueno hacer un pequeño marco teórico de lo que es una onda.

Onda:

En general, se pueden distinguir dos tipos de onda: las mecánicas y las electromagnéticas. Las ondas mecánicas necesitan la presencia de un medio material para propagarse como las ondas de agua o las que se producen al pulsar una cuerda. En cambio, las ondas electromagnéticas como la luz, los rayos x, o las ondas de radio, no requieren de un medio para su propagación.

Las ondas se representan mediante funciones sinusoidales que dependen del espacio y el tiempo.

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Las ondas se caracterizan por los siguientes parámetros:

Amplitud (A): Es la máxima extensión vertical de la onda.

Longitud de onda (λ): es la distancia entre dos máximos sucesivos de la onda.

Frecuencia (ν): es el número de oscilaciones completas de la onda, por unidad de tiempo.

Velocidad de propagación (vp): es el camino recorrido por un punto determinado de la onda por unidad de tiempo y depende del medio material por el cual viaja.

La velocidad de propagación de la onda está dada por el producto de la longitud de onda y su frecuencia.

Vp= λ x ν

Como ya se mencionó la luz es un tipo de onda electromagnética y como tal no precisa un medio para propagarse, es decir, también lo hace en el vacío donde la velocidad de propagación es de 3x10⁸ m/s.

La longitud de onda que abarca dentro del espectro es de aproximadamente  400nm a 700nm.

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La luz se comporta de diferentes maneras al estar en contacto con cuerpos. Si estos son opacos, impiden el paso de la luz y crean sombra. Si son transparentes permiten su paso y la visibilidad es total. Si son translucidos, difunden la luz, y no se ve claramente a través de ellos.

Propagación rectilínea de la luz

En el primer caso del cuerpo opaco, a medida que la fuente de luz se acerque o aleje del cuerpo, la sombra aumentara o disminuirá respectivamente.

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Reflexión de la luz

La reflexión es el cambio de dirección de una onda, que al estar en contacto con la superficie de separación entre dos medios cambiantes, regresa al punto donde se originó. O sea el rayo de luz no pasa a otra superficie, sino que regresa al medio original.

La reflexión puede ser especular, cuando la superficie es lisa como el agua o un espejo o difusa si la superficie no es lisa.

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Refracción de la luz

Se da cuando el rayo de luz pasa de un medio a otro y cambia su dirección. Si la luz pasa de un medio a otro disminuyendo su velocidad, el rayo refractado se acerca a la normal, si es al contrario se aleja.

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Si dividimos la velocidad de la luz en el vacío y la del medio transparente obtenemos un valor llamado índice de refracción de ese medio.

Dispersión de la luz

Cuando un haz de luz formado por ondas de diversas longitudes de onda atraviesa un prisma de cuarzo, las diferentes ondas se desvían en diferentes ángulos. Y cada una produce en el ojo humano una sensación diferente o color.

Las radiaciones de menor λ son las que más se desvían (color violeta), y las de mayor λ son los que menos se desvían (color rojo).

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Difracción

La difracción se observa cuando se distorsiona una onda al pasar por un obstáculo cuyas dimensiones son comparables a la longitud de onda. En otras palabras es toda desviación de los rayos luminosos que no se pueden explicar ni como reflexión ni como refracción.

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ASTRONOMIA

La Astronomía nació casi al mismo tiempo que la humanidad. Los hombres primitivos ya se maravillaron con el espectáculo que ofrecía el firmamento y los fenómenos que allí se presentaban. Ante la imposibilidad de encontrarles una explicación, estos se asociaron con la magia, buscando en el cielo la razón y la causa de los fenómenos sucedidos en la Tierra. Esto, junto con la superstición y el poder que daba el saber leer los destinos en las estrellas dominarían las creencias humanas por muchos siglos.

Muchos años de observación sentaron las bases científicas de la Astronomía con explicaciones más aproximadas sobre el universo. Sin embargo, las creencias geocentristas apoyadas por los grupos religiosos y políticos impusieron durante muchos siglos un sistema erróneo, impidiendo además el análisis y estudio de otras teorías.

Hoy, la evolución y difusión de las teorías científicas han llevado a la definitiva separación entre la superstición (astrología) y la ciencia (Astronomía). Esta evolución no ha ocurrido pacíficamente, muchos de los primeros astrónomos "científicos" fueron perseguidos y juzgados.

El siglo XVI supuso un giro drástico en todas las áreas del conocimiento, la literatura y el arte. Después de un milenio oscuro y bastante inculto, Europa volvió su mirada hacia los clásicos, sobre todo, de la antigua Grecia. Es el Renacimiento.

En astronomía, las aportaciones de Nicolás Copérnico supusieron un cambio radical y un nuevo impulso para una ciencia que estaba dormida. Copernico analizó críticamente la teoría de Tolomeo de un Universo geocéntrico y demostró que los movimientos planetarios se pueden explicar mejor atribuyendo una posición central al Sol, más que a la Tierra.

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