Fenómenos Ópticos: Sombra, Visión, Reflexión, Refracción y Lentes

Sombra y Penumbra

La formación de sombras depende del tamaño y la distancia de la fuente luminosa. Una fuente luminosa grande y cercana, o una pequeña y lejana, produce una sombra más clara y definida. Por el contrario, una fuente grande y lejana, o una pequeña y cercana, genera una sombra difusa.

• Umbra: Región de sombra total.
• Penumbra: Región de sombra parcial.

La Retina y la Visión Humana

La retina, la capa sensible a la luz en el ojo, se compone de dos tipos principales de células fotorreceptoras:

• Bastones: Responsables de la visión en blanco y negro, predominan en la periferia de la retina.
• Conos: Permiten la visión en color. Existen tres tipos de conos, sensibles a diferentes frecuencias de luz (baja, intermedia y alta). Se concentran principalmente en la fóvea.

Mácula: Es una pequeña área en la retina, *no* es el punto ciego. El punto ciego es donde el nervio óptico sale del ojo y no hay fotorreceptores.

Miopía e Hipermetropía

• Miopía: La imagen visual se enfoca *delante* de la retina, causando visión borrosa de objetos distantes. Ocurre cuando el ojo es más largo de lo normal o el cristalino tiene demasiada potencia. Es común en niños y adolescentes en crecimiento. Los miopes ven bien de cerca.
• Hipermetropía: La imagen visual se enfoca *detrás* de la retina, provocando visión borrosa de objetos cercanos. Se debe a que el ojo es demasiado corto o el poder de enfoque es insuficiente. A menudo presente desde el nacimiento, muchos niños superan la hipermetropía leve con el tiempo. Los hipermétropes ven bien de lejos.

Reflexión y Refracción de la Luz

• Reflexión: La luz rebota y regresa al medio original.
• Refracción: La luz cambia de dirección al pasar de un medio transparente a otro. Cuando la luz pasa de un medio más denso a uno menos denso, se *aleja* de la normal (la línea perpendicular a la superficie).
• Reflexión Difusa: Ocurre en superficies no pulidas, donde las irregularidades son mayores que la longitud de onda de la luz. Los rayos se reflejan en todas direcciones, permitiendo ver el objeto desde cualquier ángulo. Una superficie se considera pulida cuando las elevaciones sucesivas son *menores* que la longitud de onda de la luz.

El Arco Iris

Se forma por la refracción y dispersión de la luz blanca al pasar a través de las gotas de lluvia. Los diferentes colores se refractan en ángulos ligeramente distintos, separándose. El rojo se refracta menos y aparece en la parte exterior del arco iris, mientras que el violeta se refracta más y aparece en la parte interior.

Reflexión Total Interna

El ángulo crítico es el ángulo mínimo de incidencia, medido con respecto a la normal, en el que la luz se refleja totalmente dentro del medio más denso y no pasa al medio menos denso.

Lentes

Tipos de lentes y formación de imágenes:

Lentes Convergentes (Biconvexas) y Espejos Cóncavos

• Objeto entre el foco (F) y la lente: Imagen virtual, derecha y mayor.
• Objeto en F: No hay imagen (los rayos emergen paralelos).
• Objeto entre F y 2F: Imagen real, invertida y mayor.
• Objeto en 2F: Imagen real, invertida e igual.
• Objeto después de 2F: Imagen real, invertida y menor.

Lentes Divergentes (Bicóncavas) y Espejos Convexos

• La imagen siempre es virtual, derecha y menor, independientemente de la posición del objeto.

Difracción

La difracción ocurre cuando una onda, como la luz o el sonido, encuentra un obstáculo o una abertura. Para que la difracción sea significativa, el tamaño de la abertura debe ser comparable o menor que la longitud de onda de la onda. Las ondas de menor frecuencia (mayor longitud de onda), como los sonidos graves y la luz roja, se difractan más.

Iridiscencia

Es un fenómeno óptico causado por la interferencia de ondas luminosas en películas delgadas o superficies con microestructuras. Esta interferencia produce variaciones de color según el ángulo de observación y la longitud de onda de la luz.