{"id":15004,"date":"2021-09-22T13:42:30","date_gmt":"2021-09-22T18:42:30","guid":{"rendered":"https:\/\/niixer.com\/?p=15004"},"modified":"2021-09-22T23:21:34","modified_gmt":"2021-09-23T04:21:34","slug":"optica-fisica-de-la-luz","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/niixer.com\/index.php\/2021\/09\/22\/optica-fisica-de-la-luz\/","title":{"rendered":"\u00d3ptica – F\u00edsica de la luz"},"content":{"rendered":"\n

En primer lugar los fen\u00f3menos \u00f3pticos de la luz son todos aquellos que est\u00e1n involucrados con los rayos de luz, hablamos de fen\u00f3menos \u00f3pticos como la reflexi\u00f3n de la luz, la refracci\u00f3n, la dispersi\u00f3n y la difracci\u00f3n y la difusi\u00f3n de la luz. <\/p>\n\n\n\n

A continuaci\u00f3n vamos a visualizar unos conceptos b\u00e1sicos de la luz, la \u00f3ptica y los fen\u00f3menos de la misma.<\/p>\n\n\n\n

Podemos hablar de la luz como \u201cenerg\u00eda radiante\u201d, la cual es una forma de radiaci\u00f3n electromagn\u00e9tica que logra interactuar directamente con la retina del ojo humano logrando as\u00ed la producci\u00f3n de una sensaci\u00f3n visual.<\/p>\n\n\n\n

La ciencia que estudia las diferentes formas de producir luz es llamada luminotecnia<\/a>.<\/p>\n\n\n\n

La <\/a>luz<\/a><\/strong><\/h2>\n\n\n\n

En el siguiente parrafo vamos a tratar sobre la historia de la luz y su significado.<\/p>\n\n\n\n

Durante mucho tiempo no se ten\u00eda muy claro si la luz era como tal un flujo de part\u00edculas o un movimiento ondulatorio, tambi\u00e9n se ten\u00eda la duda la direcci\u00f3n de la luz, por tanto no se sab\u00eda si era algo que viajaba del objeto al ojo o al rev\u00e9s.<\/p>\n\n\n\n

En primer lugar para los antiguos griegos  y \u00e1rabes ten\u00edan como idea principal una conexi\u00f3n entre luz y visi\u00f3n, lo cual fue llevado a la teor\u00eda de lo t\u00e1ctil la cual se enfoca en que la visi\u00f3n se iniciaba porque nuestros ojos emit\u00edan algo que \u201ctocaba\u201d de alguna forma los objetos.<\/p>\n\n\n\n

En el siglo XI el pensador \u00e1rabe Ibn al-Haytam formul\u00f3 una teor\u00eda emisionista la cual iba enfocada a que los objetos cuando eran iluminados emiten una energ\u00eda en forma de rayos, los cuales eran detectados por nuestros ojos. Posteriormente, en el renacimiento, sus pensadores consideraron la luz como un flujo de peque\u00f1\u00edsimas part\u00edculas o corp\u00fasculos.<\/p>\n\n\n\n

En la revoluci\u00f3n cient\u00edfica del siglo XVII se hablaba de onda-particula, donde se sosten\u00eda que la luz era un movimiento ondulatorio an\u00e1logo al sonido, pero tambi\u00e9n hab\u00eda quienes dec\u00edan que la luz era un movimiento corpuscular. <\/p>\n\n\n\n

Pero al final del siglo XIX James C. Maxwell hizo que se apoyara la concepci\u00f3n ondulatoria de la luz, esto gracias a la teor\u00eda electromagn\u00e9tica que estaba basada en la teor\u00eda de los campos de fuerza que Michael Faraday hab\u00eda construido anteriormente.<\/p>\n\n\n\n

Maxwell por medio de ecuaciones, lleg\u00f3 a la conclusi\u00f3n de que existen dos tipos de campos el\u00e9ctricos y magn\u00e9ticos los cuales se propagan de una manera conjunta en forma de ondas y lo hacen a la misma velocidad de la luz, en conclusi\u00f3n la luz no era sino un caso particular de ondas electromagn\u00e9ticas.<\/p>\n\n\n\n

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En la anterior imagen podemos visualizar una onda electromagn\u00e9tica plana, donde vemos que la onda de la luz se propaga en la direcci\u00f3n x, construida por un campo el\u00e9ctrico E y un campo magn\u00e9tico B de manera perpendicular a la direcci\u00f3n de la propagaci\u00f3n, as\u00ed es como se plantea el viaje de la luz.<\/p>\n\n\n\n

En conclusi\u00f3n podemos decir que, la palabra luz proviene del lat\u00edn lux, lucis. El cual podemos dar como definici\u00f3n que la luz es una peque\u00f1a fracci\u00f3n de onda electromagn\u00e9tica que logra ser percibida por el ojo humano y dependiendo de la frecuencia de la misma es la que determina el color.<\/p>\n\n\n\n

\"Infograf\u00eda\"<\/figure><\/div>\n\n\n\n

Concepto de \u00f3ptica<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

La \u00f3ptica como tal es una rama que se dedica al estudio de la luz, evaluando sus propiedades y su comportamiento, adicional a ello tambi\u00e9n analiza las aplicaciones en la vida de las personas.<\/p>\n\n\n\n

Como ya bien lo hemos nombrado anteriormente, la luz ha sido definida por la \u00f3ptica como una franja de emisiones electromagn\u00e9ticas cuyo comportamiento es similar al del espectro electromagn\u00e9tico.<\/p>\n\n\n\n

Podemos concluir que la \u00f3ptica como tal es un campo de investigaci\u00f3n que alimenta ideas de otras ciencias como la astronom\u00eda, la ingenier\u00eda, la fotograf\u00eda y la medicina, gracias a esta rama podemos tener objetos en las otras ciencias como espejos, lentes, telescopios, microscopios, l\u00e1seres y sistemas de fibra \u00f3ptica, entre otros.<\/p>\n\n\n\n

\u00d3ptica f\u00edsica<\/a><\/strong>: Estudia los fen\u00f3menos y la naturaleza de la luz.<\/h4>\n\n\n\n

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La \u00f3ptica f\u00edsica es la que considera a la luz como una onda la cual se propaga en el espacio, esta describe como tal los fen\u00f3menos como la interferencia, difracci\u00f3n y polarizaci\u00f3n, adem\u00e1s de esto tambi\u00e9n propone ciertos modelos predictivos para lograr determinar c\u00f3mo se comportar\u00e1 la luz en determinadas situaciones.<\/p>\n\n\n\n

Esta rama de la \u00f3ptica es la que mantiene los principios y razonamientos de la f\u00edsica como tal, soportada en estudios y las ecuaciones como las de Maxwell principalmente.<\/p>\n\n\n\n

\u00d3ptica geom\u00e9trica<\/a><\/strong>: Basada en el concepto de rayos luminosos<\/h4>\n\n\n\n

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La \u00f3ptica geom\u00e9trica es la que considera la luz como un rayo (la trayectoria de una part\u00edcula de luz). Esta rama es \u00fatil para estudiar los fen\u00f3menos de reflexi\u00f3n y refracci\u00f3n y as\u00ed mismo para poder describir la interacci\u00f3n de la luz con los lentes y espejos.<\/p>\n\n\n\n

Esta rama nace de la aplicaci\u00f3n geom\u00e9trica de las leyes fenomenol\u00f3gicas en torno a la refracci\u00f3n y la reflexi\u00f3n del cient\u00edfico conocido como Snell, gracias a esto esta rama parte de la existencia de un rayo luminoso el cual su comportamiento est\u00e1 descrito por las reglas de la geometr\u00eda para hallar as\u00ed f\u00f3rmulas en lentes, espejos y dioptrios. De este modo se nos facilita estudiar fen\u00f3menos como los arco\u00edris, propagaci\u00f3n de la luz y los prismas.<\/p>\n\n\n\n

Estos fen\u00f3menos tienen caracter\u00edsticas en com\u00fan la cual hablamos de que esta luz viaja en una direcci\u00f3n fija en l\u00ednea recta y cuando se encuentran con alg\u00fan tipo de superficie o cuando las propiedades \u00f3pticas del medio cambian, la luz cambia de direcci\u00f3n tambi\u00e9n.<\/p>\n\n\n\n

Eje<\/strong> \u00f3ptico<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Cuando hablamos del eje \u00f3ptico, estamos hablando de una direcci\u00f3n de isotrop\u00eda (caracter\u00edstica de algunos fen\u00f3menos cuyas propiedades no dependen de la direcci\u00f3n en la que son examinadas). Por esto mismo hablamos de que el eje \u00f3ptico como una l\u00ednea que logra atravesar un punto de simetr\u00eda en un lente o cristal. Este tambi\u00e9n puede ser el sitio del eje mec\u00e1nico, aunque no necesariamente lo es.<\/p>\n\n\n\n

En conclusi\u00f3n podemos decir que el eje \u00f3ptico es una l\u00ednea recta la cual une los centros de curvatura que se encuentran en las superficies refractivas del ojo (c\u00f3rnea y cristalino). Este concepto de eje \u00f3ptico es un concepto te\u00f3rico, puesto que los elementos del ojo humano no est\u00e1n necesariamente centrados y por ende resulta dif\u00edcil definir un \u00fanico eje. El eje \u00f3ptico corta a la retina en un punto situado fuera de la f\u00f3vea.<\/p>\n\n\n\n

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En este p\u00e1rrafo vamos a tratar sobre el espacio objeto y el espacio imagen.<\/p>\n\n\n\n

Antes de hablar del espacio objeto y espacio imagen vamos a definir qu\u00e9 es el dioptrio, el cual hablamos de un sistema \u00f3ptimo que est\u00e1 conformado por una sola superficie el cual separa dos medios de distinto \u00edndice de refracci\u00f3n. Con este significado ahora si vamos a las siguientes definiciones.<\/p>\n\n\n\n

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Espacio objeto<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Cuando hablamos de espacio objeto estamos haciendo referencia al espacio que queda a la izquierda del dioptrio. Este es conocido por ser todo el espacio geom\u00e9trico donde puede haber objetos porque maneja im\u00e1genes tanto reales como virtuales.<\/p>\n\n\n\n

Espacio imagen<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Cuando hablamos de espacio imagen estamos haciendo referencia al espacio que queda a la derecha el dioptrio. <\/strong>Este espacio es un espacio geom\u00e9trico donde pueden existir tanto im\u00e1genes reales como im\u00e1genes virtuales.<\/p>\n\n\n\n

Por lo tanto, podemos decir que todo espacio es a la vez espacio objeto e imagen.<\/p>\n\n\n\n

Imagen real<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Es aquella imagen que se forma por rayos convergentes los cuales pueden ser recogidos sobre una pantalla o una placa fotogr\u00e1fica.<\/p>\n\n\n\n

SIn embargo dicha imagen puede describirse como la reproducci\u00f3n de un objeto real, el cual es formado en el punto donde convergen los rayos de luz que se originan a partir de un objeto particular.<\/p>\n\n\n\n

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Imagen virtual<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

como tal es aquella que se forma por rayos divergentes, est\u00e1s im\u00e1genes virtuales son subjetivas que no logran ser proyectadas sobre una pel\u00edcula fotogr\u00e1fica.<\/p>\n\n\n\n

Estas im\u00e1genes logran ser percibidas por el globo ocular gracias a su capacidad de \u201cseguir\u201d por detr\u00e1s del objeto observado, la proyecci\u00f3n de estos rayos divergentes nombrados anteriormente y los hace confluir para construir la imagen virtual.<\/p>\n\n\n\n

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Rayo radial<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

El rayo radial es definido como todo rayo aquel que logra incidir en la direcci\u00f3n del centro de curvatura y adem\u00e1s este se refleja sobre s\u00ed mismo, all\u00ed es donde encontramos el rayo radial.<\/p>\n\n\n\n

Este rayo parte de la parte superior del objeto y siempre est\u00e1 dirigido hacia el centro de la curvatura del dioptrio. Cabe aclarar que este rayo no se refracta y contin\u00faa en la misma direcci\u00f3n, puesto que su \u00e1ngulo de incidencia es igual a cero.<\/p>\n\n\n\n

Ondas luminosas<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Las ondas luminosas son ondas electromagn\u00e9ticas y transversales en su mayor\u00eda, est\u00e1s ondas tienen la capacidad de propagarse en l\u00ednea recta y adem\u00e1s logran formar parte del espectro electromagn\u00e9tico.<\/p>\n\n\n\n

Cuando relacionamos la luz con ondas luminosas logramos decir que la luz es un fen\u00f3meno ondulatorio, el cual se propaga de un lado a otro, pero cabe aclarar que lo que viaja no es materia, sino una perturbaci\u00f3n del medio como tal, de modo que dicha perturbaci\u00f3n oscilatoria del medio llega a ser una perturbaci\u00f3n de tipo inmaterial. Efectivamente, lo que cambia en el medio mientras la luz se propaga son peque\u00f1os campos el\u00e9ctricos y magn\u00e9ticos, lo cual hace que a la onda luminosa se le llame onda electromagn\u00e9tica.<\/p>\n\n\n\n

Reflexi\u00f3n de la luz<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Este fen\u00f3meno de la reflexi\u00f3n de la luz ocurre cuando los rayos luminosos \u201cchocan\u201d contra alg\u00fan medio o una superficie la cual posee diferente densidad y entonces retornan al medio inicial.<\/p>\n\n\n\n

Para ser m\u00e1s espec\u00edficos cuando una onda luminosa llega a alguna frontera entre dos medios, una parte de la onda o toda la onda completa, rebota hac\u00eda el primer medio de donde se origina la onda lum\u00ednica. Este fen\u00f3meno es llamado reflexi\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

Dentro de la reflexi\u00f3n de la luz encontramos dos leyes las cuales son llamadas las leyes de la reflexi\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

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1ra ley de la reflexi\u00f3n<\/strong><\/h4>\n\n\n\n

Esta ley establece que el rayo incidente, la normal y el rayo reflejado est\u00e1n en un mismo plano.<\/p>\n\n\n\n

2da ley de la reflexi\u00f3n<\/strong><\/h4>\n\n\n\n

La segunda ley establece que el rayo incidente forma con la normal (superficie) un \u00e1ngulo de incidencia que es igual al \u00e1ngulo que forma el rayo reflejado con la normal, que se llama \u00e1ngulo reflejado.<\/p>\n\n\n\n

Refracci\u00f3n de la luz<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Sucede cuando una onda lum\u00ednica traspasa de un medio material a otro, y esto incide en un cambio inmediato tanto de su direcci\u00f3n como de su velocidad. La luz se puede propagar a trav\u00e9s de diferentes materiales como lo son el vac\u00edo, el agua, el aire, el vidrio, y pr\u00e1cticamente en toda clase de materiales transparentes y\/o trasl\u00facidos.<\/p>\n\n\n\n

En la refracci\u00f3n de la luz siempre se presentan algunos elementos como el rayo incidente (rayo de luz que se mide y va a pasar de un medio a otro), el rayo refractado (rayo de luz resultante cuando atraviesa la superficie), la l\u00ednea normal (l\u00ednea imaginaria perpendicular a la superficie), el \u00e1ngulo de incidencia (\u00e1ngulo existente entre el rayo incidente<\/em> y la l\u00ednea normal, expresado con s\u00edmbolo \u03b81), el \u00e1ngulo de refracci\u00f3n (\u00e1ngulo existente entre la l\u00ednea normal y el rayo refractado<\/em>, expresado con s\u00edmbolo \u03b82) e \u00edndice de refracci\u00f3n que es diferente para cada material (es el c\u00e1lculo entre la velocidad de la luz en el vac\u00edo y la velocidad del medio en cuesti\u00f3n).<\/p>\n\n\n\n

\"n<\/p>\n\n\n\n

donde,<\/p>\n\n\n\n