Principios Fundamentales de la Óptica Geométrica: Espejos, Lentes y Comportamiento de la Luz

Fundamentos de Óptica Geométrica: Reflexión, Refracción, Espejos y Lentes

Leyes Fundamentales de la Óptica

La óptica geométrica se rige por principios fundamentales que describen el comportamiento de la luz al interactuar con diferentes medios:

Leyes de la Refracción y Reflexión

Primera Ley

El rayo incidente, el rayo reflejado y el rayo refractado se encuentran en el mismo plano.

Segunda Ley de la Reflexión

Los ángulos de incidencia y reflexión son iguales, entendiendo por tales los que forman respectivamente el rayo incidente y el reflejado con la perpendicular a la superficie de separación trazada en el punto de incidencia.

El Láser

Un láser (acrónimo de Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) es una fuente lumínica que viaja en forma paralela y cuya energía prácticamente no disminuye con la distancia.

El mecanismo utiliza la excitación de una onda estacionaria entre dos espejos, uno opaco y otro translúcido. Como resultado, se origina una onda luminosa que rebota en los espejos, al mismo tiempo que escapa por el espejo translúcido.

Espejos Esféricos

Los espejos esféricos se clasifican en cóncavos y convexos, y sus propiedades se definen por la trayectoria de los rayos principales.

Propiedades de los Espejos Cóncavos

1. Todo rayo que incide según el eje principal se refleja sobre sí mismo.
2. Todo rayo que incide paralelo al eje principal se refleja pasando por el foco.
3. Todo rayo que incide desde la dirección del centro de curvatura se refleja sobre sí mismo.

Propiedades de los Espejos Convexos

1. Todo rayo que incide en dirección al foco virtual se refleja paralelo al eje principal.
2. Todo rayo que incide paralelo al eje principal diverge de forma tal que su prolongación encuentra el foco virtual.
3. Todo rayo que incide en dirección al centro de curvatura se refleja sobre sí mismo.

Lentes

Las lentes son piezas de material refringente, habitualmente sólido, que tienen la propiedad de converger o diverger ciertos rayos luminosos.

Propiedades de las Lentes Convergentes

1. Un rayo paralelo pasa por el foco del lado de la imagen de una lente convergente.
2. Todo rayo que incide sobre el eje óptico atraviesa la lente sin desviarse.
3. Todo rayo que incide desde la dirección del foco atraviesa la lente y emerge paralelo al eje principal.

Propiedades de las Lentes Divergentes

1. Todo rayo que incide paralelo atraviesa la lente divergiendo de tal forma que la prolongación de los rayos refractados coincida con el foco virtual.
2. Todo rayo que incide por el eje óptico atraviesa la lente sin desviarse.
3. Todo rayo que incide en la dirección al foco virtual o opuesto atraviesa la lente y continúa paralelo al eje principal.