Óptica

Óptica

La óptica es la parte de la física que estudia el comportamiento de la luz y los fenó¬menos que produce. Tiene infinidad de aplicaciones en nuestra vida cotidiana: len¬tes de anteojos para corregir problemas visuales, tales como hipermetropía, mio¬pía y astigmatismo; usos industriales para la fabricación de todo tipo dé espejos, faros de automóviles, retrovisores, lupas y microscopios; usos astronómicos como la construcción de telescopios

ÓPTICA GEOMÉTRICA

La óptica geométrica es conocida también como óptica de rayos. Estudia los fenó¬menos de naturaleza corpuscular que se originan cuando la luz se considera como rayos que se encuentran con obstáculos como espejos (reflexión), lentes o prismas (refracción) y formación del arco iris al interactuar con la lluvia

Reflexión Formación de arco iris Refracción

la Luz

La luz es un tipo de energía mediante la cual se hacen visibles los objetos que nos rodean. Se transmite en forma de ondas transversales.

TEORÍAS SOBRE LA LUZ

El concepto de luz ha cambiado con el tiempo. En diversas épocas han surgido teo¬rías que explican ciertos fenómenos observados. Las más importantes se describen a continuación.

Teoría corpuscular

La teoría corpuscular o de emisión fue desarrollada en el siglo :xviii por Isaac Newton (1642-1727), físico, matemático y astrónomo inglés que formuló las leyes básicas de la mecánica. La teoría corpuscular indica que la luz está formada por corpúsculos (partículas) emitidos por cuerpos luminosos como una flama o el sol. Cuando estos corpúsculos de masa insignificante que viajan en línea recta chocan con la retina, se produce una sensación luminosa que se interpreta como visión. Esta teoría explicaba su forma de propagación y el fenómeno de reflexión de la luz

Teoría ondulatoria de Huygens

La teoría ondulatoria fue propuesta en 1678 por Christiaan Huygens (1629-1695), físico y astrónomo holandés, autor de importantes investigaciones sobre óptica y dinámica. Huygens pensaba que la luz presentaba analogías con el sonido, por lo

Que postuló que tenía un comportamiento de tipo ondulatorio y que se propagaba en forma de ondas longitudinales. Para esto, la luz requería un medio, y a esta sustancia desconocida se le llamó éter, que se creía que formaba el espa¬cio. En esa época surgieron problemas con la teoría ondulatoria de Huygens, va que no podía explicar cómo viajaba la luz en el vacío, como lo hace la luz del sol y las estrellas.

Teoría electromagnética

La teoría electromagnética fue propuesta en 1873 por James Clerk Maxwell (1831-1879), físico inglés autor del electromagnetismo y cuyas contribuciones Figura 127.

Son equiparables a las de Newton en la mecánica. Maxwell demostró matemáticamente la existencia de campos eléctricos y magnéticos, los cuales vibran uno

Respecto al otro de manera perpendicular conforme se propaga la onda luminosa transversal, por lo que la luz no tendría que depender de un medio material para viajar.

Teoría cuántica

La teoría cuántica fue propuesta por Planck en 1901. Max Plank (1858-1947), físico alemán, premio Nobel por sus estudios relacionados sobre la teoría de los cuantos. Él indicaba que en la emisión de luz por átomos intervienen "saltos" de electrones, de un nivel de menor energía (más interno) a un nivel de mayor energía (más externo), y sólo es de manera momentánea, ya que pronto regresan al lugar de donde partieron; a esta acción se le llama estado excitado y es precisamente en el regreso cuando se emite un fotón, esto es, un impulso palpitante de radiación electromagnética cuya frecuen¬cia está asociada al salto que efectuó; puede considerarse como un "corpúsculo" de energía pura, una "partícula" de luz expulsada del átomo.

Por ejemplo, un fotón de luz roja lleva una cantidad de energía que corresponde a su frecuencia, otro fotón con el doble de frecuencia tendrá el doble de energía y corresponderá' a luz ultravioleta. Si se excitan muchos átomos en un material, se emitirán muchos fotones con frecuencias que corresponden a los distintos nive¬les que se excitaron y que se asocian a los colores característicos que identifican a cada elemento químico.

Comportamiento dual de la luz

Actualmente se acepta que la luz tiene una doble naturaleza: se comporta como onda electromagnética al momento de propagarse y de forma corpuscular al inter¬actuar sobre la materia.

PROPIEDADES DE LA LUZ

La luz presenta las siguientes propiedades:

Se propaga en el vacío, así que no requiere ningún medio para transmitirse.

Lo anterior explica. Por ejemplo, por qué la luz del Sol llega a la Tierra.

Se propaga en línea recta. A través de un mismo medio v en todas direccio¬nes a partir del cuerpo luminoso que la origina.

Se propaga a través de ondas transversales.

Su velocidad en el vacío es de

km m

300 000) o 3 x10- —.

s s

Es constante, independientemente del movimiento de la Tierra. La magni¬tud de esta cifra significa que, en un segundo, un rayo luminoso le da siete vueltas y media a la Tierra.

Li Presenta los fenómenos de reflexión, refracción, interferencia, difracción y polarización.

FUENTES DE PRODUCCIÓN DE LUZ

Al observar los cuerpos a nuestro alrededor, encontramos que algunos reflejan la

luz y otros la emiten. Son fuentes productores de luz: el Sol, una hoguera, lámparas

y velas. El Sol es una fuente natural, mientras que los demás son artificiales, a ambos se les denomina cuerpos luminosos. Los demás cuerpos, que son los que reciben la luz, corno un árbol, mesa, piedra, Luna y pelota, se les llama cuerpos iluminados

Fotometría

La fotometría es la parte de la óptica que determina la intensidad de una fuen¬te luminosa y la iluminación de las superficies. Es una experiencia común que las lámparas no tienen la misma intensidad, de allí que su uso sea diferente; por ejem¬plo, las lámparas del alumbrado público, un foco para una casa o un enorme reflec¬tor para la vigilancia de ciertos lugares.

La intensidad (I) es la cantidad de luz producida o emitida por una fuente lumi¬nosa. Su unidad de medida es la candela (cd) y a lo

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