Ondas electromagnéticas

Una onda electromagnética es una perturbación generada por una carga eléctrica oscilante que propaga energía mediante un campo eléctrico y un campo magnético que se mantienen uno al otro a medida que la onda se va propagando. Estos campos son perpendiculares entre sí y perpendiculares a la dirección de propagación. Oscilan en fase, es decir, alcanzan sus valores máximos a la vez. Estas presentan doble periodicidad, son transversales (vibran en el eje y, z y se propagan en el x). A medida que la frecuencia aumenta (longitud de onda disminuye), la onda propaga más energía y es más peligrosa.

Reflexión y refracción de la luz. Leyes de Snell

La reflexión es el cambio de dirección de un rayo luminoso al chocar con la superficie de un medio de distinto índice de refracción, continuando el rayo luminoso propagándose por el mismo medio. Las leyes de Snell para la reflexión son:

• El rayo incidente, la normal y el rayo reflejado están en el mismo plano.
• Los ángulos de incidencia y de reflexión son iguales.

La refracción es el cambio de dirección que experimenta la luz al pasar de un medio a otro de distinto índice de refracción. El cambio ocurre porque la velocidad de la luz es distinta en cada medio.

Las leyes de Snell para la refracción son:

• El rayo incidente, la normal y el rayo refractado están en el mismo plano.
• La relación entre el seno del ángulo de incidencia y el seno del ángulo refractado es igual a la relación entre las velocidades de la luz en ambos medios.

Cuando un rayo de luz pasa de un medio a otro con distinto índice de refracción cambia su dirección, cambia su velocidad que será v = c/n. Como la frecuencia de la luz solo va a depender del foco emisor, esta no va a cambiar al cambiar de medio. La que sí cambiará será la longitud de onda de la luz ya que v = λ x f.

Fenómeno de la reflexión total. Ángulo límite

Cuando un rayo de luz pasa de un medio a otro de menor índice de refracción se refractará de la normal. Entonces existirá un ángulo límite tal que si el rayo incide con él, el ángulo refractado será 90º produciéndose una reflexión total, en el que el rayo de luz no llega a entrar al segundo medio.

Lentes delgadas

Pueden ser convergentes o divergentes y vienen definidas por 2 puntos:

1. Foco objeto (F): Cumple la propiedad de que todos los rayos de luz que pasan o apuntan hacia él al atravesar la lente salen paralelos al eje óptico. f es la distancia focal objeto.
2. Foco imagen (F’): Cumple la propiedad que todos los rayos de luz que salen del objeto paralelos al eje óptico atraviesan la lente pasando o apuntando al foco imagen. f’ es la distancia focal imagen.

Si llamamos s a la distancia entre el objeto y la lente siempre va a ser negativo y s’ o la diferencia entre la lente y la imagen puede ser + o -.

Utilizaremos la ley fundamental de las lentes delgadas: 1/s’ – 1/s = 1/f’. Se define el aumento lateral de una lente delgada como el cociente o la relación entre el tamaño del objeto y de la imagen, que va a ser la misma entre la relación existente de s’/s y y’/y = s’/s. Se define la potencia de una lente como la inversa de la distancia focal imagen y si f’ está en metros la potencia se mide en D (Dioctrias) 1/f’.

Fenómenos ondulatorios

Difracción: Es el fenómeno que se produce cuando una onda se encuentra con un obstáculo u orificio de dimensiones parecidas a su longitud de onda. Ocurre entonces que el frente de ondas se distorsiona bordeando el orificio u obstáculo y llegando a sitios donde parecía que no iba a llegar, es por ello que podemos escuchar el sonido detrás de una esquina pero no podemos ver un objeto detrás de la esquina puesto que la longitud de onda de la luz es mucho más pequeña que la del sonido. Este fenómeno se explica con el fenómeno de Huggens: «Los puntos del obstáculo u orificio a los que llega una onda se convierten en centros emisores de nuevos frentes de onda logrando que la onda bordee el obstáculo o siga propagándose por el obstáculo».

Dispersión: Es el fenómeno que se produce cuando un haz de luz blanca incide sobre una de las caras de un prisma óptico. Al atravesarlo se descompone en los distintos colores que lo forman debido a que cada longitud de onda se va a desviar con un ángulo distinto puesto que el índice de un medio transparente es función de la longitud de onda de la luz. Las radiaciones salidas del prisma recogidas en una pantalla forman espectro de la luz blanca, desde el rojo al violeta. La formación del arcoíris se debe a la dispersión de la luz solar en las gotas de lluvia suspendidas en el aire que hacen de prismas.

Polarización: La luz blanca es una onda transversal no polarizada, ya que son posibles todas las direcciones de vibración de los campos (siempre que sean perpendiculares entre sí y perpendiculares a la dirección de propagación de la onda). Podemos polarizar la luz blanca si por el mecanismo que sea solo dejamos pasar una única dirección de vibración de los campos, obteniendo luz polarizada. El sonido no puede polarizarse porque la única dirección de vibración de las partículas ya es la de la propagación de las ondas.

Formación de imágenes en un espejo plano

Para dibujar la imagen se dibuja un rayo de luz perpendicular al espejo que se refleja en la misma dirección y se dibuja otro rayo con un ángulo de incidencia cualquiera que se va a reflejar con el mismo ángulo. Serán las prolongaciones de estos 2 rayos reflejados las que se corten dando lugar a una imagen virtual, derecha, del mismo tamaño y con la misma distancia.