Óptica Geométrica y Física

Conceptos Fundamentales

1. Frentes de Onda y Rayos:

• Un frente de onda es un conjunto de puntos de igual fase.
• Un rayo apunta en la dirección de propagación de una onda y es perpendicular a los frentes de onda.

2. Principio de Huygens:

• El principio de Huygens es una construcción geométrica que se usa para analizar la propagación de una onda.
• Cada uno de los puntos de un frente de onda se considera como una fuente de trenes de ondas esféricas.
• Una superficie tangente a los trenes de onda será, en un tiempo posterior, el frente de onda en ese tiempo.

3. Óptica Geométrica:

• La óptica geométrica trata de la propagación de la luz cuando la interferencia y la difracción son insignificantes.
• La herramienta principal que se usa en óptica geométrica es el diagrama de rayos.

4. Reflexión y Refracción:

• En una frontera entre dos medios diferentes, la luz se puede reflejar y también transmitir.
• Las leyes de reflexión y refracción indican las direcciones de los rayos reflejado y transmitido.
• En las leyes de reflexión y refracción, los ángulos se miden entre los rayos y una normal a la frontera.

5. Reflexión Interna Total:

• Cuando un rayo incide en la frontera entre un material con un índice de refracción más alto y otro con un índice de refracción más bajo, la reflexión interna total se presenta si el ángulo de incidencia es mayor que el ángulo crítico.

Óptica Física

1. Interferencia, Difracción y Polarización:

• La óptica física estudia la polarización, interferencia y difracción de la luz.

2. Formación de Imágenes:

• En la formación de una imagen hay una correspondencia de uno a uno entre los puntos del objeto y los puntos de la imagen.
• En una imagen virtual, los rayos de luz parecen divergir a partir del punto de la imagen, pero en realidad no es así.
• En una imagen real, los rayos realmente pasan por el punto de la imagen.

3. Amplificación Transversal:

• La magnitud de la amplificación transversal m es la razón entre el tamaño de la imagen y el tamaño del objeto, el signo de m está determinado por la orientación de la imagen.
• Si la imagen está invertida m < 0; para una imagen que está al derecho m > 0. Tanto para lentes como para espejos.

4. Ecuación de Lentes/Espejos Delgados:

• En la ecuación para lentes/espejos delgados, la distancia del objeto y la distancia de la imagen se relacionan con la distancia focal.

El Ojo Humano

1. Estructura del Ojo:

• El ojo humano es un sistema óptico formado por un dioptrio esférico y una lente.
• El iris es el que define el color de nuestros ojos y el que controla automáticamente el diámetro de la pupila para regular la intensidad luminosa que recibe el ojo.
• El cristalino enfoca las imágenes sobre la envoltura interna del ojo.

2. Punto Remoto y Punto Próximo:

• Se llama punto remoto a la distancia máxima a la que puede estar situado un objeto para que una persona lo distinga claramente y un punto próximo a la distancia mínima.

Verdadero/Falso: Óptica

1. Si la distancia entre una fuente luminosa es incrementada por un factor de 3, la iluminación será de un noveno de su valor original. Verdadero
2. La naturaleza de la luz no es fundamentalmente diferente de la naturaleza de la radiación de calor. Verdadero
3. Un lumen es el flujo que cae sobre una superficie de 1m², todos los puntos de esa superficie se localizan a 1m de una fuente luminosa uniforme de 1cd. Verdadero
4. La interferencia de las ondas luminosas se explican más fácilmente sobre las bases de la teoría ondulatoria de la luz. Verdadero
5. El efecto fotoeléctrico ocurre cuando la luz es emitida como resultado de un bombardeo de electrones. Falso
6. La energía de la luz es directamente proporcional a la longitud de onda. Falso
7. Una fuente punto de luz producirá solamente una sombra. Verdadero
8. Dado que una candela es igual a un lumen por estereorradián las unidades de intensidad y de iluminación son las mismas. Falso
9. Una fuente isotrópica de 1cd emite un flujo luminoso de 4lm. Verdadero
10. Las unidades de flujo y de intensidad luminosa tienen las mismas dimensiones físicas, aun cuando no representan la misma magnitud física. Verdadero
11. La propagación de la luz a través del espacio exterior es posible debido a la presencia de un éter acarreador de luz. Falso
12. Los rayos infrarrojos son más energéticos que los rayos visibles o los ultravioletas. Falso
13. La intensidad luminosa no cambia como superficie que es movida lejos de una fuente de luz. Verdadero
14. La primera medición exitosa realizada en la tierra, de la velocidad de la luz fue hecha por Fizeau. Verdadero
15. El experimento de Michelson-Morley demostró que la velocidad de la luz es constante, independientemente del movimiento de la fuente. Verdadero
16. Si una persona desde la tierra ve la cuarta parte de la luna esa persona debe estar dentro de la penumbra de su sombra. Falso
17. Aunque los primeros científicos creían que la luz es transmitida por partículas, ahora se ha establecido que la luz es un fenómeno ondulatorio. Falso
18. La intensidad luminosa no depende del ángulo que una superficie forma con el flujo incidente de una fuente de luz. Verdadero
19. El nanómetro es 10 veces mayor que el ángstrom. Verdadero
20. Un lumen de luz roja no representa el mismo flujo luminoso que un lumen de luz azul. Verdadero