Propagación de la luz.

Propagación de la luz

Cuando la luz  viaja por el espacio o por sustancias homogéneas y transparentes, se puede considerar como un conjunto infinito de rayos que se propagan en línea recta. En esas condiciones, vale lo que se conoce como óptica geométrica. Pero cuando la luz se propaga cerca del borde de un objeto, o atraviesa un orificio muy pequeño, NO vale dicha óptica si no que la analiza la óptica física.-

Sombra y Penumbra

Cuando un objeto opaco (es decir, que no transmite la luz) se interpone en el camino de la luz se produce una zona de oscurecimiento a la que se llama sombra.

Pero para ser más preciso la sombra es la zona donde no llega ningún rayo (haz) de luz  y cundo existe una zona donde llegan algunos ases de luz se la denomina penumbra.-

[pic 1]

Cuando la luz está lo suficientemente lejos, puede ser considerada como un punto del cual salen ases de luz y la sombra que estos producen es nítida.-

[pic 2]

Cuando la fuente de luz no puede ser considerada como un punto entonces estos producen una zona de sombra y otra de penumbra

Reflexión de la luz

Cuando un haz de luz golpea una superficie espejada, este se refleja, es decir rebota, y loase con el mismo ángulo. Hay que destacar que la medición del ángulo se realiza teniendo en cuenta la recta normal al plano de incidencia del rayo de luz

[pic 3][pic 4]

        θr

                           θι 

Ejemplo 1: Un rayo de luz incide perpendicularmente sobre un espejo y se refleja, naturalmente,  en la misma dirección y con sentido opuesto. Cuando el espejo gire 5o, ¿en qué ángulo se desviará el rayo reflejado con respecto a la dirección del rayo incidente?

Ejemplo 2:   El observador invisible

El siguiente rectángulo representa una habitación, donde el rectángulo oscuro es un espejo y los puntos posibles ubicaciones de los participantes.-

El juego se realiza con dos jugadores, y ambos deben tener el mismo grafico, teniendo en cuenta que ninguno debe ver el cuadro del otro.-

Uno de ellos deberá elegir uno de los puntos ( el cual NO podrá cambiar), el otro participante tendrá que encontrarlo mediante el espejo utilizando la ley de reflexión  de la luz, cambiando sus posibles ubicaciones y preguntarle al compañero si lo ve desde esa posición. Para saber si logra verlo o no, ambos jugadores deberán trazar rectas que delimiten el campo visual del jugador móvil.-

Luego de que se encuentre al observador invisible, cambiaran de roles, y se reiniciara el juego, ganando el que logre encontrar a su adversario con la menor cantidad de preguntas.-

[pic 5][pic 6]

                                                              10*

        1*                5*        2*        

                6*                        7*                9*

         3*

                                                4*

                                8*        

REFRACCIÓN DE LA LUZ

Cuando un rayo de luz incide sobre una superficie que separa dos materiales diferentes, parte de el se refleja y la otra parte la atraviesa. Esta última parte del rayo suele cambiar de dirección en la que se propaga. Ese fenómeno se conoce como refracción de la luz. La magnitud del desvió está  relacionada con la diferente velocidad de la luz en cada medio que atraviesa. En vez de considerar la velocidad de la luz en cada medio, es común utilizar una magnitud que está vinculada con ella llamada índice de refracción, n, del material, que se define con el cociente entre “c” (velocidad de la luz en el ,vacío), y “v” (velocidad de la luz en el medio en el que atraviesa).-

[pic 7]

La relación entre el ángulo de incidencia[pic 8] y el ángulo de refracción [pic 9] está determinado por la ley de Snell ( o ley de refracción)

[pic 10]

donde n y n´ son los índices de refracción de ambos medios.-

[pic 11]

a        b[pic 12]

           α

        α´

[pic 13]

Si el rayo incide perpendicularmente sobre la superficie que separa ambos medios, no se desvía (b). Si incide con un ángulo, y el índice de refracción del segundo medio es mayor que el del primero, se acerca a la normal, en caso contrario se aleja de la normal.-

Ejemplo 1:

Consideremos, por ejemplo que la desviación de los  rayos del sol que inciden en un lago es de 45o . Calculemos la desviación que se produce en el agua.-

Aplicando la ley de Snell tenemos que

[pic 14]

entonces

[pic 15]

reemplazando

[pic 16]

Es decir que los rayos se desvían 13o respecto de su dirección original.-

Ejemplo 2:

Un rayo de luz viaja por un plástico transparente de índice de refracción 1,5 e incide en la superficie de separación con el aire, formando un ángulo de 40o con la normal. ¿ Cuál será el ángulo entre la normal y el rayo emergente?.-

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