Teorías de la luz y óptica geométrica

Modelo New y Hug

H: Teoría ondulatoria, la onda se propaga como una onda mecánica y longitudinal. -Necesita un medio ideal, el éter.-Propagación rectilínea debido a que la frecuencia de la luz es muy alta.-Los colores se deben a diferentes frecuencias.-La luz debe experimentar fenómenos de interferencia y difracción, característicos de las ondas.

N: Teoría corpuscular, la luz está formada por partículas materiales.-Partículas de masa pequeña y velocidad muy grande.-Propagación rectilínea por la gran velocidad de las partículas.-Los colores se deben a partículas de distinta masa.-No debe producir interferencia ni difracción.-Su velocidad será mayor en medios más densos. Diversos experimentos realizados por algunos científicos en el siglo XIX demostraron que H tenía razón.

VoF. Imagen producida por un dioptrio

Obtenemos gráficamente la imagen por el dioptrio plano de un objeto trazando 2 rayos desde la parte superior del mismo: el primer rayo paralelo al eje óptico se refracta sin desviarse, el segundo rayo pasa por el punto de intersección entre el dioptrio y el eje y se refracta siguiendo la ley de Snell. Los rayos no se intersecan directamente sino en sus prolongaciones, por lo que la imagen es virtual. Además, vemos que es derecha y de igual tamaño que el objeto. Concluimos que es F.

Leyes de refracción

Cada rayo de la onda incidente y el correspondiente rayo de la onda reflejada forman un plano perpendicular al plano de separación de los 2 medios.-El ángulo que forma cada rayo incidente con la recta normal a la frontera (Ángulo de incidencia) es igual al ángulo de esta normal con el rayo reflejado (Ángulo de reflexión).

Fenómeno de la dispersión de la luz

Es un fenómeno que se produce cuando un rayo de luz blanca atraviesa un medio transparente y se refracta, mostrando a la salida de este los respectivos colores que la constituyen. Por ejemplo, el arco iris es causado por la dispersión de la luz por las gotitas de agua.

Sistemas ópticos

Un sistema óptico está formado por 2 o más elementos ópticos como lentes o espejos. La imagen que da el primer elemento actúa de objeto para el segundo elemento del sistema, y así sucesivamente. Se puede conocer la posición y el tamaño de la imagen resultante aplicando la ley adecuada a cada elemento. Un sistema óptico que resulta de la combinación de varias lentes tendrá una potencia igual a la suma de las lentes individuales.

Principio de Fermat

A partir del principio del tiempo mínimo de Fermat, se pueden obtener las leyes de la reflexión y de la refracción de un modo muy sencillo. Este principio afirma que la trayectoria real que sigue un rayo de luz entre dos puntos es aquella en la que emplea un tiempo mínimo en recorrerla.

Dioptrio plano

Es un dioptrio esférico de radio infinito. Si en la fórmula general sustituimos el radio por infinito: Podemos calcular la distancia imagen en función de la distancia objeto y de los índices de refracción.

Ángulo límite

En óptica, la reflexión total es el fenómeno que se produce cuando un rayo de luz atraviesa un medio de índice de refracción n₂ menor que el índice de refracción n₁ en el que éste se encuentra, se refracta de tal modo que no es capaz de atravesar la superficie entre ambos medios reflejándose completamente. En este caso, al ángulo se le da el nombre de ángulo límite.

Espejos planos

Tienen una superficie lisa y plana donde la imagen producida siempre será de igual tamaño, virtual (porque se forma en el espejo) y derecha.

Espejos esféricos

Todos los rayos que inciden según una cierta dirección se reflejan de modo que o los rayos reflejados o a sus prolongaciones pasan por el mismo punto del plano focal. La ubicación del foco puede establecerse trazando un rayo auxiliar que no se desvía.