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3. Óptica. La óptica es la rama de la física que estudia la luz, sus propiedades, comportamiento, interacción y sus efectos sobre la materia. La óptica física es la rama de la física que toma la luz como una onda y explica algunos fenómenos que no se podrían explicar tomando la luz como un rayo. Estos fenómenos son: Difracción: es la capacidad de las ondas para cambiar la dirección alrededor de obstáculos en su trayectoria, esto se debe a la propiedad que tienen las ondas de generar nuevos frentes de onda. Polarización: es la propiedad por la cual uno o más de los múltiples planos en que vibran las ondas de luz se filtra impidiendo su paso. Esto produce efectos como eliminación de brillos. La física óptica, o ciencia óptica, es un subcampo de la física atómica, molecular y óptica. Es el estudio de la generación de la radiación electromagnética, las propiedades de esa radiación, y la interacción de esa radiación con la materia, especialmente su manipulación y control. La óptica física estudia los fenómenos luminosos e investiga cuál es la naturaleza de la luz. Ejemplo. Descomposición de la luz solar en el espectro visible (arcoíris). Partículas de luminiscentes de fitoplancton. 3.1 Óptica geométrica. El estudio de las imágenes, producidas por refracción o por reflexión de la luz se llama óptica geométrica. La óptica geométrica se ocupa de las trayectorias de los rayos luminosos, despreciando los efectos de la luz como movimiento ondulatorio, como las interferencias. Estos efectos se pueden despreciar cuando el tamaño la longitud de onda es muy pequeña en comparación de los objetos que la luz encuentra a su paso. La óptica geométrica se basa en el concepto de rayo luminoso como la trayectoria que siguen las partículas materiales emitidas por los cuerpos luminosos sin estudiar la naturaleza de la luz. La óptica geométrica no se plantea qué es la luz. Solo considera que es una “cosa” que se propaga en línea recta i que está sometida a unas leyes determinadas. La óptica ondulatoria u óptica física considera la luz como una onda y permite explicar todos los fenómenos en que se muestra el carácter ondulatorio de la luz.
3.1.1 Concepto de luz. Luz es una radiación electromagnética y generalmente nos referimos a la que nos es visible. La luz se transmite en forma de ondas cuyo reflejo ilumina las superficies permitiéndonos, de esta manera, ver los objetos y los colores a nuestro alrededor. Los colores que el ojo humano puede distinguir se sitúan dentro de lo que se denomina el espectro visible de la luz. En este sentido, la luz se manifiesta mediante longitudes de onda, en el extremo de las ondas más largas tenemos el tipo de radiación como el de las ondas de radio, y en el extremo de las ondas más cortas se encuentran los rayos gamma. Ambos extremos del espectro son invisibles para la visión humana. Las formas en que se propaga la luz son definidas en lo que se conoce como el espectro electromagnético. La luz visible se encuentra entre la luz infrarroja y la luz ultravioleta. 1.2.1. El espectro electromagnético Tal como se fue descubriendo posteriormente, las ondas electromagnéticas abarcan desde las frecuencias más bajas a las más altas. Los diversos intervalos de frecuencias reciben nombres especiales que nos pueden resultar familiares; los principales son: ondas de radio (u ondas radioeléctricas o radioondas), microondas, rayos infrarrojos, luz visible, rayos ultravioletas, rayos X y rayos γ. El conjunto de todas las frecuencias de las ondas electromagnéticas es el espectro electromagnético, Luz natural Es la luz proveniente del sol, la cual es la más beneficiosa y se rige por el ciclo circadiano , es decir, por las 24 horas del día, divididas en luz diurna y nocturna. La luz diurna influye positivamente en nuestro estado de ánimo, por lo que los espacios con buena iluminación natural son ideales para realizar nuestras actividades más importantes. Luz general Se refiere a la luz artificial situada en la parte superior de la habitación, que es capaz por si sola de iluminar toda la estancia en la que está instalada. Por ello, es importante instalar plafones o lámparas colgantes, dependiendo del espacio. Luz ambiental La función de este tipo de luz, como su nombre lo dice, es crear un ambiente más que iluminar. Por ejemplo, una luz colocada estratégicamente en un rincón o en el suelo pueden crear este efecto. Luz decorativa Este tipo de luz tiene un valor estético, ya que una sola luz puede vestir una pared desnuda o iluminar de manera focalizada un objeto, para lo que se utilizan plafones y apliques de pared. Luz focalizada
Christiaan Huygens nació en La Haya (Holanda) el 14 de abril de 1629 y falleció en La Haya (Holanda) el 8 de julio de 1695. Huygens fue un astrónomo, físico, matemático e inventor neerlandés que desarrolló la teoría ondulatoria de la luz; por ello fue una figura importante de la «Revolución científica». “Propugnada por Christian Huygens en el año 1678, describe y explica lo que hoy se considera como leyes de reflexión y refracción. Define a la luz como un movimiento ondulatorio semejante al que se produce con el sonido.” Observaciones que la respaldan: Los cuerpos que emiten luz no pierden masa. La propagación rectilínea y la reflexión de la luz suponiendo que es una onda. La luz experimenta refracción, fenómeno ondulatorio. No pudo explicar: La propagación de la luz en el vacío. Por eso postula la existencia del éter. Aunque su teoría pudo explicar la interferencia de las ondas, no logró demostrar experimentalmente la interferencia de la luz. Augustin-Jean Fresnel (pronunciado [fʁɛnɛl] en francés) (10 de mayo de 1788 - 14 de julio de 1827 ) fue un físico e ingeniero francés que contribuyó significativamente a la teoría ondulatoria de la luz. Fresnel estudió el comportamiento de la luz tanto teórica como experimentalmente. “El principio de Huygens-Fresnel establece que todo punto de un frente de ondas es a su vez una fuente de ondas esféricas, y las ondas secundarias que surgen de puntos diferentes interfieren constructivamente entre ellas. La suma de estas ondas es el nuevo frente de onda.” Léon Foucault (París, 1819 - 1868) Físico francés. Empezó estudiando medicina, pero pronto mostró sus preferencias por la física experimental. Su principal aportación fueron sus mediciones sobre la velocidad de la luz, para las que partió inicialmente de experimentos ideados por su colega y compatriota François Arago. En el año 1850 estableció que la velocidad de la luz en el agua es menor que en el aire, lo que apoyaba la teoría ondulatoria de la luz, en contraposición a las teorías que defendían su naturaleza corpuscular. En 1862, utilizando un aparato con un espejo rotatorio, consiguió medir con precisión, por vez primera, la velocidad de la luz. En 1862 , Léon Foucault modificó el sistema de Fizeau empleando un espejo giratorio en lugar de la rueda dentada y obtuvo un valor mucho más preciso: 298 000 Km/s. Veamos cuál es el fundamento de su método. El sistema experimental de Foucault es más simple, aunque más delicado de fabricar: consiste en un espejo que gira a gran velocidad con el eje de giro situado en el foco de un espejo parabólico. El rayo de luz producido por la fuente S se refleja en el camino de ida en el espejo plano giratorio M y
continúa hasta el espejo parabólico P. Allí se refleja de nuevo y comienza el camino de vuelta. Se refleja de nuevo en el espejo giratorio y produce una señal luminosa sobre una pantalla. Cuando el espejo gira a una velocidad suficientemente elevada para que el tiempo que tarda en dar una vuelta sea comparable al tiempo que tarda la luz en ir y volver en su recorrido, la señal luminosa se observa a una distancia fácilmente medible del orificio por el que sale el rayo luminoso. En estas circunstancias es fácil determinar el ángulo que se ha desviado el rayo. Como se conoce la velocidad de rotación, se determina el tiempo que ha tardado el espejo en girar la mitad de ese ángulo. En este tiempo la luz ha recorrido y de esa cifra se obtiene el valor de la velocidad. La velocidad del espejo fue de 400 revoluciones por segundo y la distancia entre el espejo giratorio y el espejo fijo era de 5 metros. Pero el experimento de Foucault tenía una ventaja enorme: el recorrido de la luz, de tan sólo 5 metros, podía hacerse por un tubo lleno de agua y medir, por primera vez en la historia, la velocidad en un medio transparente. El resultado de ese experimento era crucial en su tiempo, 1850. Recordemos que la teoría corpuscular de la luz implicaba que la velocidad de la partícula luminosa aumentaba al pasar del aire al agua acercándose a la normal , en contra de lo que implicaba el modelo ondulatorio. El resultado fue concluyente: Velocidad de la luz en el aire = 300.000 km/seg Velocidad de la luz en el agua = 226.000 Km/seg La luz tiene naturaleza ondulatoria Albert Einstein (Ulm, Alemania, 14 de marzo de 1879 – Princeton, Estados Unidos, 18 de abril de
- fue un científico alemán. Recordado por ser uno de los grandes genios del siglo XX, descubriendo una gran cantidad de leyes y teorías científicas beneficiosas para la humanidad. Albert Einstein es quizá el científico mundialmente más conocido por el desarrollo de la Teoría de la Relatividad que revolucionó la ciencia conocida hasta el siglo XX. En 1921 obtuvo el Nobel de Física por sus explicaciones sobre el efecto fotoeléctrico e importante también fue el descubrimiento del movimiento browniano , auspiciado por Robert Brown en 1820 pero que había quedado sin explicación hasta entonces. El efecto fotoeléctrico
