Conceptos Fundamentales de la Luz: Propagación, Interacción y Óptica

La Luz: Naturaleza y Propagación

La luz es una radiación que se propaga en forma de ondas. Las ondas que se pueden propagar en el vacío se denominan ondas electromagnéticas. Por lo tanto, la luz es una radiación electromagnética.

Velocidad de la Luz

Las ondas electromagnéticas se propagan en el vacío a una velocidad de 300.000 km/s, conocida como la "velocidad de la luz en el vacío" y simbolizada con la letra c (c = 300.000 km/s). Esta velocidad no puede ser superada por la de ningún otro movimiento existente en la naturaleza. En cualquier otro medio (distinto del vacío), la velocidad de la luz es siempre inferior.

Interacción de la Luz con la Materia

Formación de Sombras y Penumbras

• Si un foco de luz, ya sea grande o pequeño, se encuentra muy lejos de un objeto, produce sombras nítidas.
• Si un foco de luz grande se encuentra cercano al objeto, se formará sombra donde no lleguen los rayos procedentes de los extremos del foco, y penumbra donde no lleguen los rayos procedentes de un extremo, pero sí del otro.

Reflexión de la Luz

La reflexión de la luz ocurre cuando un rayo incide sobre una superficie y "rebota", volviendo hacia el medio de donde provenía.

Elementos de la Reflexión

• Rayo incidente: Es el rayo que llega a la superficie.
• Rayo reflejado: Es el rayo que sale "rebotado" después de reflejarse.
• Normal: Es una línea imaginaria perpendicular a la superficie en el punto de incidencia.
• Ángulo de incidencia: Es el ángulo formado por la normal y el rayo incidente.
• Ángulo de reflexión: Es el ángulo formado por la normal y el rayo reflejado.

Leyes de la Reflexión

1. El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal se encuentran en un mismo plano, perpendicular a la superficie.
2. El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión.

Refracción de la Luz

La refracción es el cambio de dirección que sufre un rayo de luz cuando pasa de un medio a otro, como consecuencia del cambio de velocidad de la luz en cada medio.

Elementos de la Refracción

• Rayo incidente: Es el rayo que llega a la superficie que separa los dos medios.
• Rayo refractado: Es el rayo que ha cambiado de dirección al pasar al segundo medio.
• Normal: Es una línea imaginaria perpendicular a la superficie en el punto de incidencia.
• Ángulo de incidencia (α): Es el ángulo formado por la normal y el rayo incidente.
• Ángulo de refracción (β): Es el ángulo formado por la normal y el rayo refractado.

Comportamiento de la Refracción

• Cuando un rayo pasa de un medio menos refringente a uno más refringente, se acerca a la normal.
• Cuando un rayo pasa de un medio más refringente a uno menos refringente, se aleja de la normal.

Percepción del Color y Visión de Objetos

Vemos los objetos porque la luz se refleja en ellos y llega hasta nuestros ojos. Los objetos se pueden observar porque, al incidir un rayo de luz sobre ellos, absorben aquellas frecuencias de longitud de onda que no corresponden al color del objeto, mientras que reflejan aquellas que sí corresponden a su color.

Formación de Imágenes en Espejos Planos

La imagen formada por un espejo plano presenta las siguientes características:

• Simétrica: Aparentemente está a la misma distancia del espejo que el objeto.
• Virtual: Se ve como si estuviera "dentro" del espejo; no se puede formar sobre una pantalla, pero puede ser vista cuando la enfocamos con los ojos.
• Del mismo tamaño que el objeto.
• Derecha: Conserva la misma orientación que el objeto.

Lentes Ópticas

Las lentes son cuerpos transparentes, generalmente limitados por dos caras curvas (o una curva y una plana), que obligan a la refracción de los rayos de luz para formar imágenes.

Tipos de Lentes

• Lentes Convergentes

  Son más gruesas por el centro que por los extremos. Los rayos refractados por ellas convergen en un punto llamado foco.

• Lentes Divergentes

  Son más gruesas por los extremos que por el centro. Los rayos refractados por ellas no convergen en un punto, sino que se separan (divergen).