Conceptos Clave de Física Relativista y Óptica: Dilatación del Tiempo, Contracción de la Longitud y Defectos de la Visión

Física Relativista

Dilatación del Tiempo

Definimos tiempo propio, t₀, al tiempo medido por un observador que se mueve con el objeto. Por tanto, no percibe el movimiento ya que se mueve con él. El tiempo impropio, t, es el tiempo medido por un observador que no se mueve con el objeto. La relación entre ambos tiempos es: Δt = γ·Δt₀, donde Δt = Δt₀/√(1-v²/c²). Cualquier intervalo de tiempo impropio es siempre mayor que el del tiempo propio. El tiempo se dilata cuando nos movemos a velocidades próximas a la luz.

Contracción de la Longitud

Para ambos observadores, la velocidad de la luz debe ser la misma. Teniendo en cuenta que el tiempo no es el mismo, concluimos que el espacio medido no es el mismo. La relación entre ambas longitudes es: L = L₀/γ, donde L₀ es la longitud en reposo y L es la longitud medida por un observador en movimiento.

Masa y Energía Relativista

La masa de un objeto en movimiento (m) es mayor que la masa en reposo (m₀). La relación es: m = γ·m₀. La energía total de un objeto es E = mc², donde E = m₀c² + 0.5·m₀v² (aproximación clásica). La energía cinética relativista es E_cr = (m - m₀)·c².

Postulados de Einstein

Los postulados de la relatividad especial de Einstein son:

• Las leyes de la física son las mismas en todos los sistemas de referencia inerciales.
• La velocidad de la luz es la misma en todos los sistemas de referencia inerciales, independientemente de la velocidad de la fuente.

Defectos de la Visión

Miopía

La miopía consiste en que una persona puede enfocar los objetos cercanos, pero no ve claramente los lejanos. El punto remoto está a una distancia finita, que puede ser de pocos metros. El ojo miope no ve con claridad los objetos situados más allá de este punto. Esto se debe a que las superficies refractantes del ojo son demasiado convergentes o a que es excesiva la longitud del globo ocular. Entonces, cuando el ojo está relajado, la imagen no se forma sobre la retina, sino delante de ella. La corrección se realiza con lentes divergentes, que refractan los rayos y los alejan del eje principal, permitiendo que el cristalino enfoque en la retina.

Hipermetropía

La hipermetropía es la dificultad de enfocar claramente los objetos próximos. El punto próximo del ojo hipermétrope está más lejos de lo normal, aproximadamente a 25 cm. Esto se debe a que el cristalino no es lo suficientemente convergente o a que el globo ocular es demasiado corto. La imagen se forma detrás de la retina y la visión es borrosa. La corrección se realiza con lentes convergentes, que refractan los rayos acercándolos al eje principal, permitiendo que el cristalino los haga converger y la imagen se forme en la retina.