Trabajo Optica

ESQUEMA:

- Introducción.

1.- Óptica

1.1.- Índice de refracción

1.2.- La naturaleza ondulatoria de la luz

1.3.- Reflexión total interna

1.4.- Reflexión en una superficie esférica

1.5.- Refracción en una superficie esférica

1.6.- Refracción, ley de Snell

1.7.- Experimentos de Young

1.8.- Lentes delgados

2.- Interferencia

2.1.- Interferencia y fuentes coherentes

2.2.- Interferencia constructiva

2.3.- Interferencia destructiva

2.4.- Interferencia de la luz procedente de dos fuentes

2.5.- Diagrama de interferencia de dos rendijas

2.6.- Interferencia con muchas rendijas

2.7.- Interferencia en películas delgadas

2.8.- El interferómetro de Michelson

3.- Difracción

3.1.- Difracción de Fresnel y Fraunhofer

3.2.- Difracción desde una sola ranura

3.3.- Difracción por una rendija

3.4.- Difracción por una abertura circular

3.5.- Rejilla de difracción

3.6.- Difracción de rayos x

3.7.- Aberturas circulares y poder de resolución

3.8.- Holografía

4.- Relatividad

4.1.- El principio de relatividad de Einstein.

4.2.- Energía relativa.

4.3.- Equivalencia de masa y energía.

4.4.- Relatividad y electromagnetismo.

4.5.- Relatividad de la simultaneidad

4.6.- Relatividad de los intervalos de tiempo

4.7.- Fotones

4.8.- Ondas

- Conclusión.

- Bibliografía.

1.- Óptica:

Es la rama de la física que estudia el comportamiento de la luz, sus características y sus manifestaciones. Abarca el estudio de la reflexión, la refracción, las interferencias, la difracción, la formación de imágenes y la interacción de la luz con la materia. Estudia la luz, es decir cómo se comporta la luz ante la materia.

1.1.- Índice de refracción:

El índice de refracción de un material óptico (también llamado índice refractivo), representado con n, es central en la óptica geométrica. Es el cociente de la rapidez de la luz c en el vacio entre la rapidez v en el material:

n=c/v (Índice de refracción).

La luz siempre se desplaza con más lentitud en un material que en el vacío, de modo que el valor de n en cualquier material que no sea el vacio siempre es mayor que la unidad. Para el vacio, n=1. Puesto que n es un cociente de dos rapideces, es un número sin unidades.

El índice de refracción no solo depende de la sustancia, sino también de la longitud de onda de la luz. A esa dependencia de la longitud de onda se le llama dispersión.

En la imagen se muestra la refracción de la luz en la interfaz entre dos medios con diferentes índices de refracción (n2 > n1). Como la velocidad de fase es menor en el segundo medio (v2 < v1), el ángulo de refracción θ2 es menor que el ángulo de incidencia θ1; esto es, el rayo en el medio de índice mayor es cercano al vector normal.

1.2.- La naturaleza ondulatoria de la luz:

Hasta el tiempo de Isaac Newton (1642-1727), la mayoría de los científicos pensaban que la luz consistía en corrientes de partículas (conocidas como corpúsculos) emitidas por las fuentes de luz. Galileo y otros intentaron (infructuosamente) medir la rapidez de la luz. Hacia 1665, se empezaron a descubrir pruebas de las propiedades ondulatorias de la luz. Para principios del siglo XIX, ya era muy evidente que la luz es una onda.

En 1873, James Clerk Maxwell predijo la existencia de las ondas electromagnéticas y calculo su rapidez de propagación. Este desarrollo, junto con el trabajo experimental de Heinrich Hertz, iniciado en 1887, de mostro de manera concluyente que la luz es en efecto una onda electromagnética.

Sin embargo, la naturaleza ondulatoria de la luz no es todo. Varios efectos asociados con la emisión y la absorción de luz revelan que esta tiene un aspecto corpuscular, según el cual la energía transportada por las ondas luminosas esta empaquetada en paquetes discretos conocidos como fotones o cuantos. Estas propiedades ondulatorias y corpusculares aparentemente contradictorias han sido reconciliadas desde 1930 con el desarrollo de la electrodinámica cuántica, una teoría que incluye ambas propiedades, ondulatorias y corpusculares. La propagación de la luz se describe mejor mediante un modelo ondulatorio, pero para comprender la emisión y la absorción se requiere un planteamiento corpuscular.

Las fuentes fundamentales de toda radiación electromagnética son cargas aceleradas. Todos los cuerpos emiten radiación electromagnética por el movimiento térmico de sus moléculas; esta radiación térmica es una mezcla de diferentes longitudes de ondas. A temperaturas lo suficientemente elevadas, toda la materia emita la suficiente luz visible para ser autoluminosa; un cuerpo muy caliente se pone al “rojo vivo” o incandescente. Por tanto, la materia caliente en cualquier forma es una fuente de luz. Ejemplos conocidos son la llama de la vela, las brasas de una hoguera, las bobinas de un calefactor y el filamento de una lámpara (que suele operar a unos 3000°C).

La luz también se produce durante las descargas eléctricas a través de gases ionizados. Nos son familiares la luz azulada de las lámparas de arco de mercurio, la amarillo-naranja de las lámparas de vapor de sodio y los diferentes colores de los letreros de neón. Una variación de la lámpara de arco de mercurio es la lámpara fluorescente. Esta fuente de la luz utiliza un material conocido como fosforo para convertir la radiación ultravioleta de un arco de mercurio en luz visible. Esta conversión hace que las lámparas fluorescentes sean más eficientes que las incandescentes para convertir energía eléctrica en luz.

Una fuente de luz que ha adquirido importancia en los últimos treinta años es el laser. En la mayoría de las fuentes de luz, esta es emitida de manera independientemente por los diferentes átomos de la fuente; en un laser se induce a los átomos a emitir luz de manera cooperativa y coherente. El resultado es un haz muy delgado de radiación que puede ser intenso, y que se aproxima mucho más a un haz muy delgado de radiación que puede ser intenso, y que se aproxima mucho más a un haz monocromático o de una sola frecuencia que la luz de cualquier otra fuente. Los láseres son utilizados por los médicos cirujanos para hacer microcirugía; en los reproductores de CD y en los computadores para leer la información codificada en un CD o en un CD-ROM; en la industria para cortar acero

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