Teoria fisica

Principio de Huygens
Se trata de un mecanismo sencillo para la construcción de frentes de ondas, a partir de frentes anteriores. Un frente de ondas es cada una de las superficies que pasan por los puntos donde una onda oscila con la misma fase. El principio dice que:
Los puntos situados en un frente de ondas se convierten en fuentes de ondas secundarias, cuya envolvente constituye un nuevo frente de ondas primario.
La forma de aplicarlo es la siguiente: se trazan pequeños círculos de igual radio con centros en diferentes puntos de un frente de ondas, y luego se traza la envolvente de los círculos, la cual constituye el nuevo frente de ondas.
Una consecuencia del principio de Huygens es que todos los rayos tardan el mismo tiempo entre dos frentes de onda consecutivos. Los rayos son líneas perpendiculares a los frentes de onda, y corresponden a la línea de propagación de la onda.
Aunque Huygens lo formuló para las ondas materiales, que eran las únicas conocidas en su época, su principio es válido para todo tipo de ondas. Kirchhoff extendió el método a las ondas electromagnéticas, una vez que fueron descubiertas.
Energía potencial y potencial eléctrico:
Como la fuerza entre dos cargas es conservativa, tiene asociada una función energía potencial eléctrica E_p, cuya diferencia entre dos puntos corresponde al trabajo realizado por la fuerza eléctrica entre ambos puntos.
se toma la energía potencial en el infinito igual a cero. Como energía, se trata de una magnitud escalar cuya unidad en el SI es el julio.
Bajo la única acción de la fuerza eléctrica, las cargas se mueven hacia posiciones que corresponden a una configuración de mínima energía potencial eléctrica.
La energía potencial eléctrica total de un conjunto de cargas es la suma de las energías potenciales de todos los pares distintos de cargas que se pueden formar.
El campo eléctrico E también es conservativo; por tanto, tiene asociado un campo escalar denominado potencial eléctrico.
En el SIel potencial se mide en voltios (V). A la diferencia de potencial entre dos puntos también se le llama voltaje.
El potencial debido a un conjunto de cargas es la suma escalar de los potenciales debidos a cada una de las cargas.

Carga eléctrica. Ley de Coulomb
La carga eléctrica es la propiedad de la materia responsable de la interacción electromagnética. Tiene las siguientes propiedades:
··Puede ser positiva o negativa.
·La carga total de un conjunto de partículas es la suma algebraica con el signo de sus cargas individuales.
·La carga eléctrica total de un sistema aislado se conserva.
··La carga está cuantizada: solamente se presenta en cantidades discretas que son múltiplos enteros de una cantidad elemental: \e\ = 1.6-10'¹⁹ C. La carga del electrón es -\e\ y la del protón +\e\.La unidad de carga en el SI es el culombio (C).
La ley de Coulomb describe la interacción entre cargas eléctricas en reposo. La ley dice que: La fuerza ejercida por una carga puntual q_l sobre otra q₂ es proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, r, que las separa. Se trata de una fuerza central dirigida según la línea que une las cargas. Es repulsiva si las cargas tienen el mismo signo y atractiva si tienen signos opuestos. Matemáticamente:
donde tt_r es el vector unitario que va de q_x a q₂. La constante de proporcionalidad se denomina "constante de Coulomb" y su valor: K -\l4xs₀ = 9-10⁹ N m²/C², donde s_a es la permitividad o constante dieléctrica del vacío. En otros medios que no sean el vacío, la constante toma otros valores.
Las fuerzas electrostáticas cumplen el principio de superposición: la fuerza neta que ejerce un conjunto de cargas sobre otra es la suma vectorial de todas las fuerzas ejercidas

Fuerza de Lorentz
Una partícula con carga q que se mueve con velocidad V en una región donde existe un campo magnético B, experimenta una fuerza dada por: F = qVxB
Esta fuerza es perpendicular a la velocidad y al campo magnético. En módulo vale: F =qvB sena
donde a es el ángulo que forman la velocidad y el campo. La fuerza es máxima cuando V y B son perpendiculares. La fuerza es nula cuando V y B son paralelos, o cuando la partícula está en reposo o su carga es cero.
Esta fuerza magnética es perpendicular a la trayectoria de la partícula (por ser perpendicular a la velocidad); en consecuencia, es una fuerza que no realiza trabajo (dW = Fdr = 0) y que, por tanto, no modifica la energía cinética de la partícula sino que sólo varía su dirección.
Un caso particular de interés es el de un campo uniforme. La fuerza magnética actúa como centrípeta y hace que la carga describa una trayectoria circular cuyo radio puede calcularse a partir de: qvB -mv²/R.
Si además del campo magnético existe un campo eléctrico E, la fuerza que actúa sobre la carga es F = q(É +vxB), que constituye la forma más general de la fuerza de Lorentz.

Inducción electromagnética
Es un fenómeno que consiste en que, en determinadas condiciones, se produce electricidad mediante magnetismo. Los primeros científicos que la estudiaron fueron Faraday y Henry, quienes observaron que en un circuito se genera una corriente eléctrica en las siguientes circunstancias:
··Si se acerca un imán al circuito, o se aleja del mismo. O bien el circuito se mueve con respecto al imán.
·Si hay un movimiento relativo entre el circuito y otro circuito por el que circule una corriente continua.
·Si el segundo circuito transporta una corriente variable, aunque ambos estén en reposo.
··Si se deforma el circuito en el seno de un campo magnético.
··La f.e.m. es el trabajo por unidad de carga que se realiza en el circuito. Se mide en voltios en el SI.
·El flujo (como es el producto escalar del campo por la superficie, B S ) varía si cambia el campo magnético, la forma del circuito, o la orientación entre el campo y el circuito. En estos casos habrá corrientes inducidas.
··El signo negativo en la ley de Faraday indica el sentido en que circula la corriente inducida. Esto se expresa en un principio físico conocido como "ley de Lenz": la f.e.m. inducida origina una corriente cuyo campo magnético se opone a la variación del flujo magnético que la origina.
·Una de las aplicaciones del principio de inducción electromagnética es en la generación de corriente eléctrica por transformación de trabajo mecánico en electricidad (por ejemplo, en las centrales hidroeléctricas).

Naturaleza de la luz
La cuestión sobre cuál es la naturaleza de la luz ha supuesto un problema desde la antigüedad hasta el siglo XX. A lo largo de la historia se han desarrollado principalmente dos teorías contrapuestas:
··la teoría corpuscular, que considera que la luz está compuesta de partículas o corpúsculos, y cuyo principal representante fue Newton, y
··la teoría ondulatoria, que defiende que la luz se comporta como una onda.
Las dos teorías explicaban los fenómenos de reflexión y de refracción. Sin embargo, sólo la teoría ondulatoria pudo explicar satisfactoriamente los fenómenos de interferencia y de difracción y el hecho de que la velocidad de la luz es mayor en los medios menos densos. Esto, junto al desarrollo del electromagnetismo por Maxwell, consolidó como válida la teoría ondulatoria. En el siglo XIX la cuestión quedó zanjada y se admitió que la luz era una onda electromagnética.
Sin embargo, a principios del siglo XX, Einstein tuvo que recurrir de nuevo a la naturaleza corpuscular de la luz para explicar ciertos fenómenos de emisión y absorción de luz por la materia, como el efecto fotoeléctrico. A partir de entonces se introdujo en Física la dualidad onda-corpúsculo de la luz, que significa que la luz tiene las dos naturalezas: en unos fenómenos se comporta como una onda electromagnética de una cierta frecuencia, y en otros se comporta como un flujo de partículas llamadas fotones con una determinada energía.
Leyes de la reflexión y la refracción
Cuando una onda incide sobre la superficie de separación de dos medios de distinto índice de refracción, una parte de la onda se refleja y otra parte se refracta (se transmite al otro medio). Las leyes de la reflexión y la refraccion nos dicen que:
··Los rayos incidente, reflejado y refractado están en un mismo plano, llamado plano de incidencia, que es perpendicular a la superficie.
··El ángulo de incidencia, Oi, y el ángulo de reflexión, Orson iguales.
··El ángulo de incidencia y el ángulo de transmisión o refracción, Ot están relacionados por la ley de Snell: n1senOi=n2senOt, donde n₁ y n₂son los índices en el primer y segundo medios.

La ley de Snell implica que si la luz pasa a un medio de índice mayor, los rayos se acercan a la normal (se alejan de la normal si el segundo medio posee un índice menor).
La ley de Snell también puede expresarse en función de las velocidades de la luz en los dos medios, teniendo en cuenta que n = clv
Potencia y distancias focales de una lente
La distancia focal imagen, /', es la distancia a la que se encuentra de la lente el foco imagen. El foco imagen es el punto donde se forma la imagen de un punto objeto situado en el infinito. La distancia focal objeto, /, es la distancia a la que está el foco objeto, que es el punto cuya imagen se forma en el infinito. Es igual a la distancia focal imagen con signo contrario (f=-f´). La distancia focal imagen es positiva para las lentes convergentes, y negativa para las divergentes.
La potencia de una lente es la inversa de la distancia focal imagen y se mide en dioptrías (mí¹). Matemáticamente se calcula mediante la expresión: P=1/f´=-1/f´=(n-1)(1/R1-1/R2) donde n_Les índice de refracción de la lente y R_xy R₂son los radios de curvatura de la primera y de la segunda cara de la lente, respectivamente. Se considera que la lente está sumergida en aire. Dependiendo del valor y del signo de los radios de curvatura, la potencia será positiva (lente convergente) o negativa (lente divergente).