Apéndice

APÉNDICE.
ÓPTICA GEOMÉTRICA
INTRODUCCIÓN.
Al referirnos a “ÓPTICA
GEOMÉTRICA” queremos
significar, y simplificar, el estudio del comportamiento de un haz de luz al
interaccionar con la interfase entre dos medios diferentes. Haz de espigas de trigo,
haz de luz. Mejor expresado, haz de rayos de luz, entendiendo que un rayo de luz
es una abstracción, sin realidad física, representada geométricamente por una línea
recta, perpendicular a los frentes de onda provenientes de la fuente luminosa.
Podría asociarse con la trayectoria de un fotón, o la dirección del vector de
Poynting. Con este elemento se logran estudiar eficazmente los fenómenos de
reflexión y refracción de la luz (espejos, lentes, prismas y sus combinaciones).
Los principios de Huygens y Fermat (se sugiere leer sus
biografías) permiten llegar a formulaciones algebraicas similares enriqueciendo la
comprensión del proceso físico descrito. Esta condición es extensible, naturalmente,
a las ecuaciones de Maxwell para campos Eléctricos y Magnéticos (EM) (lo cual
indica que las consecuencias para la luz estudiadas en esta rama de la Física son
extensibles a todo el espectro EM, visible o no).
REFLEXIÓN.
La luz interacciona con la superficie reflectora, no cambia de
medio, no cambia su velocidad. Cuando la superficie es plana y lisa, un haz de
rayos paralelos entre sí, luego de la interacción continúan paralelos, y en el mismo
medio (espejo plano).
Espejos curvos, refiere especialmente a casquetes de esfera con una de las
superficies lisa y plateada. Las relaciones algebraicas entre parámetros propios del
espejo,
tamaños y posiciones de las fuentes luminosas son relativamente
sencillas(y con algunas modificaciones, extensibles a otras formas geométricas,
además de la esfera, e incluyendo al propio plano).
¿¿¿todos los espejos forman imágenes virtuales???.
¿¿¿todos los espejos forman imágenes reales???.
¿¿¿pueden aplicarse las condiciones ,y fórmulas, de los espejos curvos a
los espejos planos???.
RECORDATORIO. Es útil para estudiar, y aplicar las propiedades de los espejos
curvos tener presente tres rayos de luz con trayectorias conocidas.
¿¿¿cuáles son???.
REFRACCIÓN.
Al igual que en la reflexión, la luz interacciona con la superficie
de separación a otro medio diferente, pero en este caso puede penetrar en él y
continúa su marcha en línea recta. La relación entre los ángulos(respecto a la
perpendicular a la superficie en el punto de impacto) de llegada(incidencia),y de
salida (refracción) o continuación luego de cruzar la frontera es diferente a lo
sucedido en la reflexión(donde resultan iguales ambos ángulos). En este caso la
relación resulta entre funciones trigonométric as(seno).Esta relación es a su vez
consecuencia de la razón entre las velocidades de la luz incidente antes y después.
Es decir, la velocidad lumínica cambia,
¿¿¿ la longitud de onda y la frecuencia, cambian???.
¿¿¿ qué se entiende por índice de refracción???.
LENTES.
Si a un medio determinado lo limitamos por dos superficies esféricas, o
plano-esféricas construimos una forma lenticular (como una lenteja) de las más
conocidas. El tratamiento geométrico-algebraico es similar al de los espejos.
Igualmente seleccionamos tres rayos de trayectorias conocidas, e igualmente es
posible prever, y/o, explicar hechos físicos relevantes logrados con estos cuerpos
,con parecidos significativos con los espejos esféricos.
¿¿¿en que casos se forman imágenes virtuales...,y reales???.
¿¿¿dados los paralelismos observados entre lentes y espejos, existe algo
similar entre espejos planos y por ejemplo un cristal de superficies planas
paralelas???.
RECORDATORIO.
1..En todos estos procesos si cambiamos el sentido de avance del rayo de luz la
trayectoria es la misma.
2..En todos los casos el rayo de luz que permite las conclusiones más adecuadas
y sencillas es monocromático.
¿¿¿ ..y que pasa si fuese luz blanca???.
3..Las leyes que definen las trayectorias de los rayos de luz, tanto para la
reflexión como para la refracción, son aplicables tanto a superficies lisas como
rugosas.
¿¿¿porqué???.
4.. En ambas situaciones, reflexivas o refractivas, es posible que una parte de la
energía lumínica incidente se refracte o se refleje, respectivamente. El porcentaje
dependerá de las características físicas de ambos medios.
¿¿¿cuáles???.
5..Todas estas consecuencias, como ya se dijo, son válidas para todas las
oscilaciones EM, y no sólo para la luz.
.................................
PRÁCTICOS.
Referirse a los capítulos 43 y 44 de Resnick II.
Cap. 43. Preguntas: 7/11/12/16/18/24/28.
Ejercicios: 7/26/29/36/37/43.
Cap. 44.
Preguntas: 1/2/9/... y...
¿es posible transformar una lente convergente en divergente sin
deformarla?.
¿es posible encender fuego empleando hielo?.
Ejercicios: 18/38.
PRÁCTICAS DE LABORATORIO.
Reflexión.
Objetivo. Verificar las leyes de la reflexión. Imágenes virtuales y reales. Usos
cotidianos.
Materiales. Caja de óptica con espejos planos y curvos.
Metodología. Seguir las prácticas según los manuales de las mismas. Guías de
Experimentos para Alumnos Física A.N.E.P. Co.Di.Cen. 1994 (Material Leybold
carpetas celestes)
Conclusiones y Aplicaciones.
O y A.
Refracción.
Objetivo. Verificar las leyes de la refracción. Comportamiento de la luz al atravesar
medios diferentes: Lentes, Prismas, y combinaciones que mejoren la calidad de lo
observado(microscopio, telescopio,...).
Materiales y Metodologías.. seguir las pautas señaladas para reflexión.
Conclusiones y Aplicaciones
O y A.