Espectro Electromagnético

El espectro electromagnético abarca todas las variaciones de frecuencia de la radiación electromagnética. Se clasifica en:

Tipos de Ondas Electromagnéticas

• Ondas de radio: Ondas utilizadas en telecomunicaciones, incluyendo radio y televisión. Su rango de frecuencia está entre 10⁴ y 10⁹ Hz.
• Microondas: Se utilizan en sistemas de comunicaciones.
• Infrarrojos: Ondas emitidas por cuerpos calientes, con aplicaciones industriales y médicas. Su rango de frecuencia está entre 10¹¹ y 10¹⁴ Hz.
• Luz visible: Detectada por los conos y bastones de la retina, permitiéndonos ver. Cada color tiene una frecuencia específica.
• Ultravioleta: Producidas por electrones excitados en átomos y moléculas. El sol es una fuente importante. Son absorbidas por la piel, causando bronceado. La capa de ozono absorbe parte de ellas. La exposición prolongada puede ser nociva. Su rango de frecuencia está entre 8×10¹⁴ y 10¹⁷ Hz.
• Rayos X: Se producen al frenar electrones acelerados sobre un metal. Atraviesan la materia orgánica y se utilizan en medicina para diagnóstico. Su rango de frecuencia está entre 10¹⁷ y 10¹⁹ Hz.
• Rayos gamma: Emitidos por núcleos atómicos. Su rango de frecuencia está entre 10¹⁹ y 10²² Hz. Son muy energéticos y penetrantes, peligrosos para los seres vivos, pero se utilizan para destruir tumores y microorganismos.

Óptica Geométrica

La Lupa

La lupa es una lente convergente que permite ver imágenes con un ángulo aparente mayor. El objeto se sitúa dentro de la distancia focal (aproximadamente en el foco), obteniendo una imagen virtual, derecha y mayor.

El Microscopio

El microscopio consta de dos lentes convergentes: objetivo y ocular. El objetivo tiene una distancia focal pequeña, mientras que el ocular la tiene mayor. Un objeto entre el foco y dos veces la distancia focal del objetivo produce una imagen real, invertida y mayor. Esta imagen, situada dentro de la distancia focal del ocular, actúa como objeto para este, produciendo una imagen final real, invertida y mucho mayor.

Ángulo Límite (Reflexión Total)

Cuando la luz pasa de un medio más refractante a uno menos refractante, existe un ángulo de incidencia (ángulo límite) para el cual el ángulo refractado es de 90 grados. Si el ángulo de incidencia supera el ángulo límite, el rayo se refleja totalmente.

Reflexión en Espejos Planos

Un espejo plano refleja la luz. La imagen en un espejo plano es del mismo tamaño que el objeto y se sitúa a la misma distancia del espejo.

Reflexión en Espejos Esféricos

Los espejos esféricos pueden ser cóncavos (superficie interior pulida) o convexos (superficie exterior pulida). El foco es el punto donde convergen los rayos reflejados paralelos al eje principal (cóncavo) o sus prolongaciones (convexo). La distancia focal es la distancia entre el foco y el centro del espejo. Tres rayos permiten predecir la imagen:

1. Rayo paralelo al eje: se refleja pasando por el foco (cóncavo) o su prolongación (convexo).
2. Rayo que pasa por el foco: se refleja paralelo al eje (cóncavo). Si la prolongación pasa por el foco, el reflejado es paralelo al eje (convexo).
3. Rayo perpendicular al espejo: se refleja sobre sí mismo.

Naturaleza de la Luz

Huygens propuso la naturaleza ondulatoria de la luz, confirmada al medir su velocidad en distintos medios. Einstein explicó el efecto fotoeléctrico basándose en la naturaleza corpuscular. De Broglie propuso la dualidad onda-partícula: la luz es una onda que se manifiesta como partículas (fotones), y los electrones son partículas con comportamiento ondulatorio. La longitud de onda (λ) se relaciona con el momento (p) mediante λ=h/p.

Principio de Indeterminación de Heisenberg

El principio de incertidumbre de Heisenberg establece que no se pueden determinar con precisión simultáneamente la posición y el momento lineal de una partícula. El acto de medir introduce un error inevitable.