Fundamentos de Óptica Geométrica: Fenómenos y Propiedades de la Luz

Fundamentos de la Óptica Geométrica

La óptica geométrica es la rama de la física que estudia los cambios en la dirección de propagación de los rayos de luz mediante representaciones geométricas, basándose en dos principios fundamentales:

• La propagación rectilínea de la luz.
• La independencia de los rayos.

Fenómenos de la Luz

• Reflexión: Cuando un rayo de luz llega a la superficie de separación entre dos medios, se produce la reflexión y la luz se propaga en el mismo medio, pero en sentido opuesto. El rayo incidente, el reflejado y la normal a la superficie se encuentran en el mismo plano, cumpliéndose que i = r.
• Refracción: Cuando un rayo de luz llega a la superficie de separación entre dos medios y puede propagarse en el segundo, parte de la energía se transmite a través de este. El rayo incidente, la normal y el rayo refractado están en el mismo plano. Se cumple la relación: sen(i) / v_inc = sen(r) / v_ref.
• Reflexión total: Ocurre cuando el ángulo de incidencia es mayor que el ángulo límite; en este caso, no se produce refracción, por lo que la luz no cambia de medio y se refleja totalmente.
• Dispersión de la luz: Proceso que separa un conjunto de entidades que se propagan juntas. Un ejemplo clásico es la dispersión producida por un prisma.
• Difracción: Fenómeno que ocurre cuando una onda atraviesa una ranura o se encuentra con un obstáculo de tamaño comparable a su longitud de onda.
• Polarización: Consiste en hacer que el vector que representa la perturbación de una onda transversal vibre en una única dirección perpendicular a la de avance. La luz polarizada vibra en una sola dirección.
• Interferencia de ondas electromagnéticas: Cuando dos haces de luz coinciden en un medio, se producen fenómenos de interferencia. Para apreciarlos, es necesario que los haces sean coherentes, es decir, que tengan la misma frecuencia y una diferencia de fase constante.

Sistemas Ópticos

• Dioptrio: Superficie que separa dos medios transparentes, homogéneos e isótropos con distinto índice de refracción.
• Eje óptico del dioptrio: Su eje de simetría.
• Vértice: Punto (O) en el que el eje óptico corta a la superficie del dioptrio.
• Lente: Sistema óptico centrado limitado por dos dioptrios, donde al menos uno de ellos debe ser esférico. El medio que rodea a ambos lados de los dioptrios posee el mismo índice de refracción.