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Bloque 4: La luz
Tema 10:
1. Modelos de la luz
A. Modelo de newton (1700). Corpuscular.
− La luz está formada por pequeñas partículas llamadas corpúsculos. − Estas partículas viajan en línea recta por el espacio a una velocidad enorme. − Obedecen a las leyes de Newton. − Cuando los corpúsculos chocan con el ojo producen sensación luminosa. − Capaces de atravesar medios transparentes y son reflejados por los cuerpos opacos. − Viajan más rápido en el vidrio o en el agua que en el aire. − Tan pequeños que se propagan sin rozamiento con el medio.
Reflexión:
− Los corpúsculos tienen choques elásticos con los objetos.
Refracción:
− Admite la existencia de fuerzas pequeñas entre los corpúsculos y la materia. − SI un corpúsculo pasa del aire a otro medio, los corpúsculos se sienten atraídos por el nuevo medio, siendo acelerados. − Py aumenta, acercándose a la normal entre los medios. − Como Py aumenta, Ptotal aumenta, es por ello que la velocidad en el agua o en el vidrio sea mayor que en el aire.
B. Modelo ondulatorio de Huygens (1680)
− La luz es una onda longitudinal similar al sonido. − Se propaga por un medio perfectamente elástico. − Su velocidad es mayor en el aire que en el agua. − Explica la reflexión y refracción. − Tomas Young (1801), justifica las interferencias luminosas solo con el modelo ondulatorio. EN 1808 con este modelo explica la polarización. − Fresnell (1815), explica la difracción. Propone que la luz es una onda transversal. − Foucault (1840), mide la velocidad de la luz en el agua y ve que es menor que en el aire. − Maxwell (1860) demuestra que la luz es una onda electromagnética.
C. Modelo ondulatorio de Maxwell
− Luz es una onda transversal electromagnética. − No necesita ningún medio material para propagarse. − Formada por campo 𝐸�⃗^ 𝑦 𝐵�⃗^ perpendiculares entre si. E= E 0 · sen (wt-kx) B= B 0 · sen (wt-kx) − Estos campos electromagnéticos son originados por cargas en movimiento. − En el vacío la velocidad de propagación es C= 3· 10^8 m/s
D. Refracción de la luz
Fenómeno que ocurre cuando un rayo luminoso alcanza la superficie de separación entre dos medios. Este penetra y se transmite en el segundo medio junto con una parte de su energía, cambiando su dirección de propagación.
Regido por dos leyes:
− 1º Ley: rayo incidente, rayo refractado y la normal están en el mismo plano. − 2º Ley de Snell: n 1 sen𝚤̂ = n 2 sen𝑟̂
n=𝐶𝑉 n= índice de refracción C= vel.luz en el vacío V= vel.luz medio correspondiente
Si desarrollamos la formula y la igualamos obtenemos: 𝑛𝑛^2 1 = 𝑣𝑣^12
Angulo límite: ángulo del rayo de incidencia que hace que el ángulo de refracción sea 90º. Este fenómeno solo ocurre cuando pasa de un n (mayor) a un n (menor).
E. Reflexión total
Este fenómeno se da cuando el ángulo de incidencia supera el ángulo límite y en este caso toda la energía del rayo incidente se mantiene en el mismo medio dándose una reflexión.
F. Interferencia
Dado que la luz es una onda, debe verificar todos los fenómenos asociados a las ondas. Por ejemplo la interferencia.
Experimento de la doble rendija de Young.
Conclusión: la luz se comporta como una onda.
G. Difracción
Cuando observamos un obstáculo del tamaño de la longitud de onda vemos que el contorno de la sombra no es perfectamente nítido y se aprecian claros y oscuros que contradicen el principio de la propagación rectilínea de la luz. La luz es una onda luminosa que rodea un obstáculo y llega a puntos situados detrás de él.
H. Polarización
− Solo se pueden polarizar las ondas transversales − Restricción de la dirección de vibración.
Como polarizar la luz:
− Con láminas polarizadas − Por reflexión e incidir con el ángulo de Breuster (tg 𝚤̂ = n) a una superficie cristal pulida.
Sobre estos casos hablar sobre:
− La imagen se forma derecha/invertida. − La imagen es de mayor/igual/menor tamaño. − La imagen es real/virtual (se forma por la intersección de los rayos o de sus proyecciones).
Espejo plano
Espejo curvo de radio infinito. R=∞ y F=∞.
− Igual tamaño − Derecha − Virtual
No se forma imagen
Lentes
Una lente es un medio transparente y homogéneo, limitado por dos superficies, una de ellas por lo menos curva. Al ser atravesados por un rayo luminoso, éste se refracta. Existen dos tipos:
− Convergentes: cuando los rayos que pasan a traves de ella convergen en un punto. − Divergentes: cuando los rayos que la atraviesan no convergen en un punto pero si sus proyecciones.
Potencia de una lente
𝑃 = (^1) 𝑓 P= m-1^ = Dioptrías = Dp
