Propiedades y Fenómenos de la Luz, Ondas y Magnetismo: Conceptos Esenciales

Luz: Propiedades y Fenómenos

La luz es una onda transversal, tridimensional y electromagnética. Viaja en línea recta, pero se puede desviar con algún tipo de fuerza. La velocidad de la luz (v) depende del medio en el que se propaga (en el vacío = 300,000 km/s). Los rayos son líneas perpendiculares a las ondas que indican la dirección de propagación.

Reflexión

La reflexión ocurre constantemente y en todas partes, permitiéndonos ver. Se rige por ciertas leyes.

Refracción

La refracción también se rige por leyes y presenta cuatro casos:

• Rayo transmitido (RT): Si el rayo incide perpendicularmente a la superficie (por la normal), continúa por la normal sin desviarse.
• Límite de separación (LS): Describe el comportamiento del rayo en la interfaz entre dos medios.
• Ángulo crítico (AC): Cuando el índice de refracción del primer medio (n1) es mayor que el del segundo medio (n2), existe un ángulo de incidencia crítico. En este ángulo, el rayo refractado forma 90 grados con la normal y no pasa al segundo medio, produciéndose la reflexión total interna (RTI).
• Dispersión (luz blanca): Es la separación de la luz en sus colores componentes debido a la refracción. A cada color le corresponde una longitud de onda específica.

Ondas Estacionarias

Las ondas estacionarias se forman por la superposición de una onda incidente y otra reflejada, en la cual los nodos permanecen inmóviles. Los antinodos son los puntos de máxima amplitud (A). Son el resultado de dos ondas de igual amplitud y frecuencia que se mueven en el mismo espacio (por ejemplo, una cuerda) en direcciones opuestas.

Ondas Mecánicas

Una onda mecánica produce una perturbación temporal en el medio, ya que propaga energía, NO materia. El frente de onda es la superficie definida por los puntos de la onda que se encuentran en el mismo estado de movimiento o fase (principio de Huygens). La distancia entre frentes de onda es igual a la longitud de onda. La perturbación viaja a lo largo del eje x mientras se mantiene en el plano xy. La coordenada y (desplazamiento vertical de un punto específico) depende tanto de la posición como del tiempo (el gráfico representa una "foto instantánea").

Magnetismo

Teoría de Weber

Según Weber, dentro de un imán grande hay imanes más pequeños, llamados dominios magnéticos, que están orientados en la misma dirección que el imán grande. En un material no magnetizado, los dominios magnéticos están desordenados, lo que resulta en una carga neta neutra. Cuando un material ferromagnético se acerca a un imán, los dominios magnéticos se reorganizan, lo que provoca la atracción.

Teoría de Oersted

Oersted descubrió que los electrones, al moverse y rotar sobre sí mismos, generan un campo magnético. Esto ocurre en todos los átomos, ya que cada átomo actúa como un pequeño imán en miniatura debido a la carga en movimiento de los electrones. La suma de los campos magnéticos individuales crea un momento magnético. En resumen, las cargas en movimiento generan campos magnéticos.

Teoría de Faraday

Faraday introdujo el concepto de líneas de inducción, que en el interior del imán van de sur a norte (S-N) y en el exterior van de norte a sur (N-S).

Espejos: Elementos Principales

• Centro de curvatura/óptico: Es el centro "O" o "C" de la superficie esférica.
• Vértice: Es el polo "V" del casquete esférico. La distancia VO es igual al radio de curvatura.
• Eje principal: Es la recta que une el vértice "V" y el centro "O" o "C".
• Abertura: Es el ángulo formado entre el eje principal y el centro de curvatura.
• Foco principal: Después de reflejarse, los rayos convergen en un punto llamado foco principal "F". En espejos cóncavos, es el punto medio del segmento VO.
• Focos secundarios: Si un haz de rayos paralelos no es paralelo al eje principal, el haz de rayos reflejados concurre en un punto llamado foco secundario, que corresponde a la dirección del haz inicial.