Trabajo de investigación de óptica
física
1. Teorías sobre la naturaleza de la luz:
Teoría Corpuscular: fue propuesta por Newton. Decía que un cuerpo
luminoso emitía diminutas partículas (fotones) que viajaban a
gran velocidad y por consiguiente en línea recta. Se basaba en tres
puntos:
Propagación rectilínea de la luz: al propagarse en línea
recta la luz se pueden explicar los fenómenos de zonas de sombra, de
penumbra y de luz.
Refracción: es cuando la luz pasa de un medio a otro cambiando su
velocidad en proporción directa a su longitud de onda. Según
Newton en medios mas densos la luz se propagaba mas rapido
porque el medio ejercía mayor atracción en ella.
Reflexión: cuando un rayo choca con la interfase de un medio
inelastico y se devuelve a su medio original.
Teoría ondulatoria: propuesta por Huygens, explica a la luz como un
movimiento ondulatorio mecanico parecido al sonido. Tuvo una
explicación mas aceptada de la refracción y reflexión,
y contradecía a la teoría de Newton. Proponía tres puntos:
Todos los puntos de un frente de ondas son emisores de ondas secundarias.
De cada centro emisor se propagan ondas en todas las direcciones del espacio,
con distintas velocidades según el medio material.
La luz se propaga en el vacío porque este esta lleno de
éter, sustancia ultraligera e invisible.
Según su teoría, ademas, la luz se propagaba mas
rapido en mediosmenos densos.
Teoría de los cuantos: la mecanica cuantica postula que
los niveles energéticos estan cuantizados esto es que
estan escalonados, por lo tanto la energía no es continua y se
libera y/o absorbe en paquetes discretos llamados cuantos que corresponden al
salto energético entre un escalón y otro.
2. Fenómenos de la luz:
Reflexión de la luz: ocurre cuando la onda de luz choca con un medio
inelastico y se devuelve. Sus leyes son: el rayo incidente, la normal y
el rayo reflejado estan en u mismo plano; y el angulo de
incidencia y el angulo reflejado son iguales. Cuando se refleja la luz
en una interfase, su amplitud disminuye, ya que parte de su energía fue
absorbida.
Refracción de la luz: cuando se encuentra con un medio de distinta
densidad que le permite seguir propagandose, lo atraviesa cambiando su
longitud de onda en proporción directa con la velocidad, pero
manteniendo su frecuencia. Sus leyes son: el rayo incidente, la normal y el
rayo refractado se encuentran en un mismo plano; y el angulo incidente
es distinto al refractado. La cantidad de difracción depende de
los índices de refracción de los dos medios y se
describe cuantitativamente por la ley de Snell.
Ley de Snell: es una fórmula utilizada para sacar el angulo
de refracción de la luz al atravesar la superficie
de separación entre dos medios de propagación de la luz (o
cualquier onda electromagnética)con índice de
refracción distinto: , siendo n sub 1 y n sub 2 los índices de
refracción de dos medios distintos, y theta1 y theta2 los angulos
que forman las ondas con la línea normal, siendo theta 1 el
angulo de la onda incidente y theta2 el angulo de la onda
refractada.
Velocidad de la luz: la velocidad de la luz en el vacío es de
299.792.458 m/s, sin embargo en un medio cualquiera, esta
relacionada con las propiedades eléctricas y
magnéticas del medio.
Índice de refracción: se define el índice
de refracción como la velocidad de la luz en el
vacío, dividido por la velocidad de la luz en el medio. n = c / v, donde
n es el índice de refracción, c es la velocidad de la luz en el
vacío y v la velocidad de la luz en cierto medio.
Angulo límite: Si n2 es mayor que n1, como en el caso de la
luz cuando pasa desde el aire (n 1) al vidrio o al agua (n2 ), el
rayo refractado se curva y se acerca a la normal. En el caso contrario, es
decir, si el rayo de luz pasa del medio 2 (agua) al medio 1 (aire) se aleja de
la normal. Es decir, cuando el rayo de luz pasa de un medio mas lento a
otro mas rapido se aleja de la normal. A un determinado
angulo de incidencia le corresponde un angulo de refracción
de 90º y el rayo refractado saldra 'rasante' con la
superficie de separación de ambos medios. Este angulo de
incidencia se llama angulo límite o angulo
crítico. Para angulos deincidencia mayores que él, el
angulo de refracción sera mayor de 90º y el rayo no
sera refractado, ya que no pasa de un medio a otro: se produce una
reflexión total interna.
Dispersión: también llamada descomposición de la luz
ocurre cuando se interpone un prisma de cristal o de otro material transparente
en la trayectoria de un rayo solar, la luz blanca que llega al prisma se
refracta y emerge formando una serie de bandas de colores diferentes llamada
espectro solar. Esto nos indica que la luz no es simple, sino que esta
compuesta por luces de diversos colores.
Color y longitud de onda: la luz, al igual que el sonido, es una
combinación de 'tonos' de diferente frecuencia y longitud de
onda, y es la variación de esta última la que permite distinguir
los colores que el ser humano puede ver. La luz ultravioleta y la infrarroja
tienen una longitud de onda no perceptible para este.
Espectro electromagnético: conjunto de ondas electromagnéticas
que se encuentran ordenadas según su longitud de onda y frecuencia. Se
han agrupado según los efectos que producen. Van desde las frecuencias
de 10 a 1024 Hertz y de longitudes de onda de 107 a 10-14. Incluye a las ondas
de radio, microondas, rayos infrarrojos, luz visible, rayos ultravioleta, rayos
x y rayos gamma. La luz visible tiene su longitud de onda de 400 a 800
nanómetros, dentro de los cuales estan los colores que podemos
ver.
