Òptica Geomètrica: Reflexió, Refracció, Miralls i Lents

Imatges Òptiques

Una imatge és una reproducció d’un objecte per mitjans òptics.

Tipus d’Imatges

• Imatge virtual
• Imatge real

La Reflexió de la Llum

La reflexió de la llum es produeix quan aquesta rebota en una superfície de separació de dos medis i continua propagant-se en el mateix medi, però canviant de direcció o sentit.

Tipus de Reflexió

• Reflexió especular
• Reflexió difusa

Lleis de la Reflexió

1. 1a Llei de la Reflexió: Quan la llum es reflecteix especularment en una superfície, el raig incident, el raig reflectit i la normal estan en un mateix pla.
2. 2a Llei de la Reflexió: L’angle de reflexió és igual a l’angle d’incidència.

Angle Límit i Reflexió Total

L'angle límit és l’angle d’incidència pel qual es produeix una refracció de 90°.

Pels angles d’incidència superiors a l’angle límit, no és possible la refracció; es produeix una reflexió total.

Aplicacions de la Reflexió Total

• Fonts lluminoses
• Prisma de reflexió total
• Fibra òptica
• Periscopi prismàtic

La Refracció de la Llum

La refracció és el canvi de direcció que experimenten els raigs lluminosos en passar d’un medi a un altre, on la seva velocitat és diferent.

Lleis de la Refracció (Llei de Snell)

1. 1a Llei de la Refracció: El raig incident, el raig refractat i la normal a la superfície de separació dels medis estan en un mateix pla.
2. 2a Llei de la Refracció o Llei de Snell: La relació entre els sinus dels angles d’incidència i de refracció és constant per a dos medis determinats i és igual a l’índex de refracció del segon medi dividit per l’índex de refracció del primer medi.

Índex de Refracció

S’anomena índex de refracció d’una substància la relació entre les velocitats de la llum en el buit i a través d’aquesta substància.

Conceptes Clau en Òptica Geomètrica

Dioptre Esfèric i Elements Associats

Dioptre esfèric:

Superfície esfèrica que separa dos medis de diferent índex de refracció.

Centre de curvatura (C):

Centre de la superfície esfèrica a la qual pertany el dioptre esfèric.

Radi de curvatura:

Radi de la superfície esfèrica a la qual pertany el dioptre esfèric.

Focus:

Punt de l’eix principal on es creuen els raigs paral·lels a aquest.

Eix principal:

Recta que passa pel centre de curvatura i el centre de la figura.

Distància focal:

Distància entre el focus principal i el centre de la figura.

Potència:

Inversa de la distància focal.

Miralls Òptics

Imatges en Miralls Plans

Les imatges que es formen en els miralls plans són virtuals, dretes i de la mateixa mida que l’objecte.

Miralls Esfèrics: Concepte i Tipus

Un mirall esfèric és aquell la superfície del qual és esfèrica.

Tipus de Miralls Esfèrics

• Mirall còncau
• Mirall convex

Equacions dels Miralls

(Vegeu les equacions a les imatges adjuntes)

Focus Principal dels Miralls Esfèrics

• Mirall còncau: El focus principal és el punt on convergeixen els raigs reflectits que provenen de raigs incidents paral·lels a l’eix principal.
• Mirall convex: El focus principal és el punt on convergeixen les prolongacions dels raigs reflectits que provenen de raigs incidents paral·lels a l’eix principal.

Lents Òptiques

Equacions de les Lents

(Vegeu les equacions a les imatges adjuntes)

Definició i Tipus de Lents

Una lent és un cos transparent limitat per dues superfícies, de les quals almenys una és corba.

Tipus de Lents

• Lents convergents
• Lents divergents

Elements de les Lents

Tant les lents convergents com les lents divergents tenen dos focus (F i F’), un a cada costat de la lent, i dos centres de curvatura (C i C’).

• El centre òptic (O) és aquell punt que coincideix amb el centre geomètric de la lent. Té la propietat que tot raig que hi passa travessa la lent sense desviar-se.
• La distància focal (f’) és la distància entre el focus principal (F’) i el centre òptic.

Instruments Òptics

Microscopi

Instrument òptic destinat a observar objectes molt petits. El seu funcionament es basa en l’associació de dues lents, anomenades objectiu i ocular, de tal manera que la imatge virtual resultant estigui molt ampliada.

Telescopi

Instrument òptic que s’utilitza per a l’observació d’objectes molt llunyans. El sistema òptic que forma el telescopi consta de dues parts fonamentals: l’objectiu i l’ocular.

Tipus de Telescopis

• Telescopi refractor
• Telescopi reflector