PROFESOR FABIAN ALEXANDER RAMIREZ CAÑON
PROFESORFABIAN ALEXANDER RAMIREZ CAÑON
ÍNDICEINTRODUCCIÓN BREVE HISTORIA DE LA ÓPTICA
REFLEXIÓN DE LA LUZ LEY DE LA REFLEXIÓN
REFRACCIÓN DE LA LUZ LEY DE LA REFRACCIÓN
ABSORCIÓN DE LA LUZ
CONCLUSIONES
TRANSMISIÓN DE LA LUZ
EJEMPLOS Y APLICACIONES
¿QUE ES LA LUZ?
ALGUNOS EXPERIMENTOS
• Se da una breve historia de la Óptica.Se da una breve historia de la Óptica.• Se describen algunas propiedades de la Luz: Se describen algunas propiedades de la Luz:
Ondulatorias, Corpusculares, Propagación Ondulatorias, Corpusculares, Propagación Rectilínea en el Espacio Homogéneo y Rectilínea en el Espacio Homogéneo y Velocidad Constante.Velocidad Constante.
• Se estudian la Reflexión, la Refracción, la Se estudian la Reflexión, la Refracción, la Transmisión y la Absorción de la Luz en Transmisión y la Absorción de la Luz en medios materiales.medios materiales.
• Se realizan algunos experimentos.Se realizan algunos experimentos.• Se dan algunos ejemplos y aplicaciones.Se dan algunos ejemplos y aplicaciones.• Conclusiones.Conclusiones.
ENUNCIACION
• Griegos (Siglos V-III A. C.) Pitágoras: Los rayos de luz emergen de los ojos. Demócrito: Los cuerpos luminosos emiten una sustancia “mágica”. Platón: Es una combinación de los dos casos anteriores. Aristóteles: Hay una “transferencia de movimiento” entre el objeto y el ojo.
• Edad Media Alkindi y Alhazen defienden la hipótesis de la emisión de la luz (Siglos IX-X
D. C.) Los lentes se inventan en forma accidental (Italia, Siglo XII D. C.) Della Porta, da Vinci, Descartes, Gallileo y Kepler formulan la óptica
geométrica, explican el comportamiento de las lentes y construyen instrumentos ópticos (Siglo XV D. C.)
• Edad Media Reciente Newton (1642-1726) y Huygens (1629-1695) pelean sobre la naturaleza y
comportamiento de la luz: Teoría Corpuscular vs Teoría Ondulatoria.
BREVE HISTORIA DE LA ÓPTICA
INTRODUCCIÓN
• Siglos XVIII-XIXFresnel y Young observan, experimentalmente, la difracción y defienden la teoría corpuscular de la luz.Maxwell formula las ecuaciones electromagnéticas y Hertz verifica el principio de emisión de las ondas electromagnéticas en 1899.
• Siglos XX-XXILa Teoría Cuántica explica el comportamiento dual onda-
partícula de la materia, de la luz y de la radiación en general.Se inventa la holografía en 1948.Se inventa el láser en 1956.Proliferan las aplicaciones de la Óptica en Computación,
Telecomunicaciones, Ciencias Básicas, Medicina, Industria Manufacturera y el Entretenimiento.
BREVE HISTORIA DE LA ÓPTICA
INTRODUCCIÓN
ACTIVIDAD A
• FORMAR EQUIPOS DE DOS PERSONAS.
• PREGUNTAR POR EL NOMBRE.
• LO QUE LE AGRADA HACER EN EL TIEMPO LIBRE.
• EXPLICAR A SU INTERLOCUTOR LO QUE PARA ÉL ES LA LUZ Y POR QUÉ ES IMPORTANTE.
• DARÁ LA INFORMACIÓN OBTENIDA AL RESTO DE LA AUDIENCIA.
“ENFOCÁNDONOS CON LA LUZ”
ES UNA MANIFESTACIÓN DE ENERGÍAES UNA MANIFESTACIÓN DE ENERGÍA
¿QUÉ ES LA LUZ?¿QUÉ ES LA LUZ?
LA CONOCEMOS A TRAVÉS DE SUS EFECTOS
EL SOL
LLUVIA
FOTOSÍNTESIS
LUZCALOR
EL SER HUMANO FORMAS DE ENERGÍA
DIVERSIÓN Y ENTRETENIMIENTO
ACTIVIDAD B
• SE REPARTEN GLOBOS A LOS ASISTENTES.
• SE INFLAN LOS GLOBOS Y SE FROTA EN EL BRAZO DE CADA PARTICIPANTE.
• SE OBSERVA QUE SE CARGAN EL VELLO Y EL GLOBO.
• SE OBSERVA QUE EL VELLO ES HALADO HACIA EL GLOBO.
“VERIFICACIÓN DE CARGAS ELÉCTRICAS”
EL ORIGEN DE LA LUZ: LAS CARGAS ELÉCTRICAS
CAMPO ELÉCTRICO: E
CARGAS ELÉCTRICAS
CORRIENTES ELÉCTRICAS
CAMPO MAGNÉTICO: B
ORIGEN DEL CAMPO ELECTROMAGNÉTICO (LUZ)
I
EE
B
ACTIVIDAD C
• FORMAR EQUIPOS DE DOS PERSONAS
• COMENTAR SI ALGUNA VEZ HAN TENIDO EXPERIENCIA CON LAS ONDAS Y DE QUÉ MANERA
• ¿QUÉ FENÓMENOS CONOCE QUE SE COMPORTAN COMO ONDAS?
• ¿QUÉ PROPIEDADES TIENE UNA ONDA?
“¿QUÉ ONDA CON LAS ONDAS?”
Longitud de onda
cresta cresta
valle valle
Amplitud
COMPORTAMIENTO ONDULATORIO DE LA LUZ
ν
ν
INTERFERENCIAPROPIEDAD DEL COMPORTAMIENTO ONDULATORIO
(CASOS EXTREMOS)
INTERFERENCIAPROPIEDAD DEL COMPORTAMIENTO ONDULATORIO
BRILLANTEZ
OSCURIDAD
ONDAS DE AGUA
INTERFERENCIACON
EL FENÓMENO DE LA INTERFERENCIA DE LA LUZ
EXPERIMENTO DE YOUNG
EXPERIMENTO DE YOUNG
• UN LÁSER.• UNA LÁMINA CON DOS AGUJEROS PEQUEÑOS.• SE COLOCA LA LÁMINA CERCA DEL LÁSER
HASTA QUE LA LUZ PENETRE EN AMBOS ORIFICIOS.
• SE ALEJA LA PANTALLA HASTA QUE APAREZCA LA DIFRACCIÓN.
“INTERFERENCIA DE LA LUZ”
APLICACIÓN DE LA INTERFERENCIA
MICROSCOPIO DE INTERFERENCIA
SE USA PARA MEDIR PROPIEDADESÓPTICAS PRECISAS DE MATERIALESY LA MORFOLOGÍA DE SUPERFICIES
LUZ
EJEMPLOS DE DIFRACCIÓNEJEMPLOS DE DIFRACCIÓN
DIFRACCIÓN DE ONDAS DE RADIO Y TVONDAS DE SONIDO
EXPERIMENTO“EL FENÓMENO DE LA INTERFERENCIA DE LA LUZ EN”
LOS BORDES DE LOS OBJETOS
PROCEDIMIENTO
• SE CONECTA UNA FUENTE DE LUZ A CORRIENTE ELÉCTRICA.
• SE COLOCA UNA PANTALLA A CIERTA DISTANCIA DE LATRAYECTORIA DEL HAZ DE LUZ.
• ENTRE LA FUENTE DE LUZ Y LA PANATALLA SE COLOCA UNA REGLA GRADUADA.
• SE AJUSTA LA REGLA CON MOVIMIENTO HASTA QUE APAREZCA UN PATRÓN DE DIFRACCIÓN EN LA PANTALLA.
¡ LA LUZ QUIEBRA LA SOMBRA DE LA REGLA !
DISPERSIÓN DE LA LUZSE DEBE A UN COMPORTAMIENTO ONDULATORIO
COMPORTAMIENTO CORPUSCULAR DE LA LUZ (LOS FOTONES)
ENERGÍA = CONSTANTE X FRECUENCIA
EFECTO FOTOELÉCTRICOAlbert Einstein (1879-1955)
EXPERIMENTO
• CELDA SOLAR
• MULTÍMETRO
• SE INCIDE LUZ SOLAR A LA CELDA FOTOVOLTAICA, PREVIAMENTE CONECTADA AL MULTÍMETRO
• SE OBSERVA LA VARIACIÓN DEL VOLTAJE EN EL MULTÍMETRO
“CORRIENTE FOTOVOLTAICA”
ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO
VELOCIDAD DE LA RADIACIÓN = LONGITUD DE ONDA X FRECUENCIA
λ
ν
EXPERIMENTO
“EL ARCOIRIS UTILIZANDOUN PRISMA”
• SE CONECTA LA LÁMPARA DE LUZ BLANCA A CORRIENTE ELÉCTRICA.
• SE COLOCA EL PRISMA EN LA DIRECCIÓN DE UN HAZ DE LUZ BLANCA.
• SE COLOCA UNA PANATALLA DONDE INCIDE LA LUZ DISPERSADA DEL PRISMA.
• SE OBSERVAN LOS DIFERENTES COLORES EN LA PANTALLA.
627-770Rojo
589-627Naranja
566-589Amarillo
495-566Verde
436-495Azul
380-436Violeta
Longitudes de onda (n m)Tipo de radiación
RESPUESTA ESPACIAL DE LA RETINA Y ESPACIOS COLATERALES
Sigue una propagación rectilínea a 300,000 Sigue una propagación rectilínea a 300,000 K m/s en el vacío, aproximadamente.K m/s en el vacío, aproximadamente.
¿CÓMO VIAJA LA LUZ?¿CÓMO VIAJA LA LUZ?
N
¿CÓMO SE REFLEJA LA LUZ?¿CÓMO SE REFLEJA LA LUZ?
EN FORMA RECTILÍNEA Y EN CIERTO ÁNGULOEN FORMA RECTILÍNEA Y EN CIERTO ÁNGULO
LEY DE LA REFLEXIÓN
REFLEXIÓN EN LA NATURALEZA
APLICACIÓN DE LA REFLEXIÓNESPEJO RETROVISOR
FOTOGRAFÍA
EXPERIMENTOEL ÁNGULO DE INCIDENCIA Y REFLEJADO
QUE EXPERIMENTA LOS RAYOS DE LUZ SOBRE UN ESPEJO
PROCEDIMIENTO•SE CONECTA UNA FUENTE DE LUZ A CORRIENTE
ELÉCTRICA.
•SE SINTONIZA A UN FLUJO ENERGÉTICO BAJO.
•SE COLOCA UN ESPEJO EN LA TRAYECTORIA DE LA LUZ.
•SE OBSERVA LA MANCHA DE LUZ REFLEJADA SOBRE
UNA PARED O PANTALLA.
•SE MIDEN LOS ÁNGULOS EFECTUADOS POR LOSRAYOS INCIDENTESY REFLEJADOS.
¿COMO SE REFRACTA LA LUZ?¿COMO SE REFRACTA LA LUZ? SE QUIEBRA Y SIGUE EN LÍNEA RECTASE QUIEBRA Y SIGUE EN LÍNEA RECTA
LEY DE LA REFRACCIÓN
n es el índice de refracción del medio: n=c/v
LEY DE SNELL
RAZÓN DEL QUIEBRAMIENTORAZÓN DEL QUIEBRAMIENTO
velocidad de la luz en el medio: v = c/n
Diamantes
¡LA FIBRA ÓPTICA,APLICACIÓN DE LA REFRACCIÓN DE LUZ!
ENDOSCOPÍA CONFIBRA ÓPTICA
EXPERIMENTO
OBSERVACIÓN DEL QUIEBRAMIENTO DE UN OBJETO SUMERGIDO EN AGUA
EN UN VASO DE CRISTAL CON AGUA SE COLOCA UNA CUCHARA PARA OBSERVAR EN QUIEBRAMIENTO, ES DECIR, EL FENÓMENOS DE LA REFRACCIÓN.
LENTES CONVERGENTESLENTES CONVERGENTES
f´= f : LONGITUD FOCAL
OBJETO E IMAGEN
NUESTRO OJO USA UNA LENTE CONVERGENTE
Hipermetropía
Es el defecto de refracción por el cual el paciente ve bien de lejos pero tiene dificultades para la visión cercana. Su corrección puede efectuarse con gafas y con lentes de contacto. La cirugía de la hipermetropía se realiza con el láser
Astigmatismo
Alteración de la visión producida por un defecto de los medios de refracción oculares; casi siempre el problema
tiene su origen en la superficie anterior de la córnea, que ha perdido su esfericidad
normal y produce un cambio simétrico o asimétrico de su función de lente. Puede ser corregido mediante gafas o
lentes de contacto.
Miopía
Es el defecto de refracción caracterizado por una mala visión de lejos y una aceptable visión a corta distancia.
Esto se debe a que la imagen se proyecta por delante de la retina al ser el ojo de mayor tamaño que el normal.
EXPERIMENTO
“DETERMINACIÓN DE LA DISTANCIA” FOCAL DE UNA LENTE
PROCEDIMIENTO
• SE CONECTA UNA FUENTE DE LUZ A CORRIENTE ELÉCTRICA.
• SE SINTONIZA A UN FLUJO ENERGÉTICO MEDIANO.
• SE COLOCA UNA LENTE EN LA TRAYECTORIA DE LA LUZ SIN CONOCER SU LONGITUD FOCAL.
• SE DETERMINA LA DISTANCIA FOCAL COLOCANDO UNA PANTALLA Y VARIANDO LA POSICIÓN DE ÉSTE CON RESPECTO A LA LENTE.
• LA POSICIÓN DONDE SE CONCENTRA LA LUZ SE VERIFICA LA DISTANCIA FOCAL
95% transmisión luz visible.75% bloqueo luz infrarroja.
100% absorción UVLente de policarbonato
88% transmisión luz visible.100% absorción UVAnti-reflejoLente de policarbonato
APLICACIONES DE LAS LENTES
OTROS DISEÑOSDE ANTEOJOS
DE PROTECCIÓNULTRAVIOLETA
LENTES DE CONTACTO
TRANSMISIÓN Y ABSORCIÓN DE LA LUZTRANSMISIÓN Y ABSORCIÓN DE LA LUZ
factor de reflexión factor de transmisión factor de absorción
TRANSMISIÓN EN VIDRIOS DE LAS VENTANALES DE CASA HABITACIÓN
La piel humana es la capa externa del cuerpo La cual tiene un grosor variable y cumple varias funciones :
Protección (mecánica, física y química), Metabólica (producción de vitamina D), Termorregulación (por las glándulas capilares) ySensaciones ( nervios)
Compuesta de tres capas: Epidermis Dermis Hipodermis
LA PIEL HUMANA
INTERACCIÓN PIEL HUMANA - LUZ
ABSORCIÓN DE LA LUZ SOLAR
TRANSMISIÓN DE LA RADIACIÓN EN LA ATMÓSFERA DEPENDIENTE DE LA ALTURA
TRANSMISIÓN Y REFLEXIÓN DE ONDAS DE RADIO Y TV
RESPUESTA DE UN METAL A LA INCIDENCIA DE LA LUZ
LUZL
C O N C L U S I O N E SC O N C L U S I O N E S• LA LUZ ES ENERGÍA.LA LUZ ES ENERGÍA.
• EL OJO DETECTA LA ENERGÍA DE LA LUZ.EL OJO DETECTA LA ENERGÍA DE LA LUZ.
• LA PIEL DETECTA LA ENERGÍALA PIEL DETECTA LA ENERGÍA CALORÍFICA DE LA LUZ.CALORÍFICA DE LA LUZ.
• LA LUZ VIAJA EN FORMA RECTILÍNEA.LA LUZ VIAJA EN FORMA RECTILÍNEA.
• SU VELOCIDAD ES DE 300,000 K m/s EN EL SU VELOCIDAD ES DE 300,000 K m/s EN EL VACÍO, APROXIMADAMANTE.VACÍO, APROXIMADAMANTE.
C O N C L U S I O N E SC O N C L U S I O N E S
• SE REFLEJA EN LAS SUPERFICIES DE LOS MATERIALES.SE REFLEJA EN LAS SUPERFICIES DE LOS MATERIALES.
• SE REFRACTA CUANDO PASA DE UN MEDIO A OTRO DE SE REFRACTA CUANDO PASA DE UN MEDIO A OTRO DE ÍNDICE DE REFRACCIÓN DIFERENTE.ÍNDICE DE REFRACCIÓN DIFERENTE.
• SE ABSORBE EN MATERIALES CON SUPERFICIES OPACAS SE ABSORBE EN MATERIALES CON SUPERFICIES OPACAS Y SE TRANSFORMA EN ENERGÍA CALORÍFICA.Y SE TRANSFORMA EN ENERGÍA CALORÍFICA.
• LA APLICACIÓN DE LA ÓPTICA A LA VIDA DIARIA ES LA APLICACIÓN DE LA ÓPTICA A LA VIDA DIARIA ES ENORME, APLICÁNDOLA PARA LA CONSTRUCCIÓN DE ENORME, APLICÁNDOLA PARA LA CONSTRUCCIÓN DE APARATOS Y DISPOSITIVOSAPARATOS Y DISPOSITIVOS
DESCOMPOSICIÓN DE LA LUZ