ITEM | ACTIVIDAD | TIEMPO ( SEMANA ) | |||||
2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | ||
1 | Creaciòn Del Blog | xxxxx | |||||
2 | Tema 1. La Luz | xxxxx | |||||
3 | Reflexiòn De La Luz | xxxxx | |||||
4 | Refracciòn De La Luz | xxxxx | |||||
5 | Instrumentos Ópticos | xxxxx | |||||
6 | Fìsica Moderna | xxxxx | |||||
7 | Sustentaciòn Y Evaluaciòn | xxxxx |
123 Fisica
lunes, 31 de octubre de 2011
Cronograma Fisica Materia 4º Perìodo
lunes, 26 de septiembre de 2011
Tema La Luz
Elaborado Por: Monica Julieth Briñez
Jackeline Diaz Moreno Del Grado 11a
Para La Clase De Fisica Materia
Tema La Luz
Jackeline Diaz Moreno Del Grado 11a
Para La Clase De Fisica Materia
Tema La Luz
1.1 La Naturaleza De La Luz
El estudio del fenómeno de la luz ha ocupado a la comunidad científica desde hace muchos siglos.A lo largo del tiempo, sólo dos teorias han sido refutadas, una en contra de la otra. Una de estas teorías indica que la luz está compuesta por partículas que viajan en linea recta, mientras la otra defiende el hecho que la luz presentan un comportamiento ondulatorio.
La naturaleza física de la luz ha sido uno de los grandes problemas de la ciencia. Desde la antigua Grecia se consideraba la luz como algo de naturaleza corpuscular, eran corpúsculos que formaban el rayo luminoso. Así explicaban fenómenos como la reflexión y refracción de la luz. Newton en el siglo XVIII defendió esta idea, suponía que la luz estaba formada por corpúsculos lanzados a gran velocidad por los cuerpos emisores de luz. Escribió un tratado de Óptica en el que explicó multitud de fenómenos que sufría la luz.
En 1678 Huygens defiende un modelo ondulatorio, la luz es una onda. Con este modelo se explicaban fenómenos como la interferencia y difracción que el modelo corpuscular no era capaz de explicar. Así la luz era una onda longitudinal, pero las ondas longitudinales necesitan un medio para poder propagarse, y surgió el concepto de éter como el "medio" en el que estamos inmersos. Esto trajó aún más problemas, y la naturaleza del eter fue un quebradero de cabeza de muchos científicos.
La solución al problema la dió Maxwell en 1865, la luz es una onda electromagnética que se propaga en el vacío. Quedaba ya por tanto resuelto el problema del éter con la aparición de estas nuevas ondas.
Maxwell se basó en los estudios de Faraday del electromagnetismo, y concluyó que las ondas luminosas son de naturaleza electromagnética. Una ONDA ELECTROMAGNÉTICA se produce por la variación en algún lugar del espacio de las propiedades eléctricas y magnéticas de la materia. No necesita ningún medio para propagarse, son ondas transversales.
Una carga eléctrica oscilando con una determinada frecuencia, produce ondas electromagnéticas de la misma frecuencia. La velocidad con la que se propagan estas ondas en el vacío es:
c = 3 10 8 m/s
La luz es emitida por sus fuentes en línea recta, y se difunde en una superficie cada vez mayor a medida que avanza; la luz por unidad de área disminuye según el cuadrado de la distancia. Cuando la luz incide sobre un objeto es absorbida o reflejada; la luz reflejada por una superficie rugosa se difunde en todas direcciones. Algunas frecuencias se reflejan más que otras, y esto da a los objetos su color característico. Las superficies blancas difunden por igual todas las longitudes de onda, y las superficies negras absorben casi toda la luz. Por otra parte, para que la reflexión forme imágenes es necesaria una superficie muy pulida, como la de un espejo.
La definición de la naturaleza de la luz siempre ha sido un problema fundamental de la física. El matemático y físico británico Isaac Newton describió la luz como una emisión de partículas, y el astrónomo, matemático y físico holandés Christiaan Huygens desarrolló la teoría de que la luz se desplaza con un movimiento ondulatorio.
En la actualidad se cree que estas dos teorías son complementarias, y el desarrollo de la teoría cuántica ha llevado al reconocimiento de que en algunos experimentos la luz se comporta como una corriente de partículas y en otros como una onda. En las situaciones en que la luz presenta movimiento ondulatorio, la onda vibra perpendicular a la dirección de propagación; por eso, la luz puede polarizarse en dos ondas perpendiculares entre sí.
1.2 La Velocidad De La Luz
La velocidad de la luz en el vacío es por definición una constante universal de valor 299.792.458 m/s[ (suele aproximarse a 3·108 m/s), o lo que es lo mismo 9,46·1015 m/año; la segunda cifra es la usada para definir al intervalo llamado año luz.
Se simboliza con la letra c, proveniente del latín celéritās (en español celeridad o rapidez), y también es conocida como la constante de Einstein.
El valor de la velocidad de la luz en el vacío fue incluida oficialmente en el Sistema Internacional de Unidades como constante el 21 de octubre de 1983, pasando así el metro a ser una unidad derivada de esta constante.
La rapidez a través de un medio que no sea el "vacío" depende de su permitividad eléctrica, de su permeabilidad magnética, y otras características electromagnéticas. En medios materiales, esta velocidad es inferior a "c" y queda codificada en el índice de refracción. En modificaciones del vacío más sutiles, como espacios curvos, efecto Casimir, poblaciones térmicas o presencia de campos externos, la velocidad de la luz depende de la densidad de energía de ese vacío.
La velocidad de la luz en el vacío es una de las constantes fundamentales de la Naturaleza. Durante dos mil años se creyó que la luz se propagaba con velocidad infinita. Se suponía que cuando sucedía algún fenómeno importante en las estrellas lejanas este fenómeno podía verse instantáneamente en cualquier punto del Universo.
Galileo intentó en una ocasión medir la velocidad de la luz, aunque sin éxito. Galileo se estacionó en lo alto de una colina con una lámpara, mientras un ayudante hacía lo mismo en otra colina. Galileo descubrió la lámpara durante un instante, enviando un destello al ayudante quien, tan pronto como vio ese destello hizo lo propio destapando su lámpara y enviando otro destello a Galileo. Éste anotó el tiempo transcurrido total, repitiendo el experimento una y otra vez con distancias cada vez mayores entre los observadores, llegando finalmente a la conclusión de que era imposible descubrir las lámparas con la suficiente rapidez y que la luz probablemente se propagaba con velocidad infinita. Sabiendo, como ahora sabemos, que la luz viaja a la impresionante velocidad de 300.000 km/s, es fácil comprender las causas del fallo del experimento de Galileo.
El fenómeno de la reflexión interna total ocurre cuando un rayo de luz, atravesando un medio de índice de refracción más grande que el índice de refracción en el que éste se encuentra, se refracta de forma tal que no es capaz de atravesar la superficie entre ambos medios reflejándose completamente.
REFLEXION DE LA LUZ
En el ámbito de la física, la reflexión es el cambio de dirección de un rayo o una onda que ocurre en la superficie de separación entre dos medios, de modo que regresa al medio inicial.
Dependiendo de la naturaleza de la superficie de separación, existen dos tipos de reflexión de la luz. La reflexión especular es aquella que se produce como en un espejo; cuando la superficie reflejante es lisa, los rayos reflejados son paralelos a los rayos incidentes, por lo que regresan mostrando la imagen.
Las leyes de la reflexión especular señalan que el rayo que incide, el rayo reflejado y la normal con relación a la superficie de reflexión en el punto de incidencia, deben estar en el mismo plano, mientras que el ángulo formado entre el rayo que incide y la normal es igual al ángulo que existe entre el rayo reflejado y la misma normal.
La reflexión difusa, en cambio, ocurre cuando no se conserva la imagen, pero sí se refleja la energía. En estos casos, si la superficie reflejante es áspera o irregular, los rayos reflejados no son paralelos a los rayos incidentes, por lo que solo se ve iluminada la superficie.
Por otra parte, cuando la superficie de separación es entre un medio dieléctrico y uno conductor, o entre dos medios dieléctricos, la fase de la onda reflejada puede llegar a invertirse.El fenómeno de la reflexión interna total ocurre cuando un rayo de luz, atravesando un medio de índice de refracción más grande que el índice de refracción en el que éste se encuentra, se refracta de forma tal que no es capaz de atravesar la superficie entre ambos medios reflejándose completamente.
Las leyes de la reflexión y espejos Integrantes Gonzalo Geraldo Ileana Vanetta Rocío Sosa Paula Farfán Ramiro Guzmán.
Las leyes de la reflexión Cuando un rayo luminoso incide oblicuamente sobre un espejo plano y se refleja, es posible representar su marcha del siguiente modo: ri rr E I ri: rayo incidente, es el que llega al espejo. rr: rayo reflejado, es el que se aleja del espejo. I: punto de incidencia, es el punto del espejo en que choca el rayo incidente E: espejo plano, es el que provoca la reflexión.
Si en el esquema anterior se traza una recta (N) perpendicular al espejo en el punto de incidencia, denominada normal, se pueden observar: N rr ri î I E ^r î: ángulo de incidencia, es el que forman el rayo incidente con la normal. ^r: ángulo de reflexión, es el que delimitan el rayo reflejados con la normal 1- El rayo incidente, la normal y el rayo reflejado están situados en un mismo plano 2- El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión. Estos enunciados se conocen con el nombre de leyes de la reflexión.
Reversibilidad de los caminos ópticos Los casos que se han indicado hasta ahora se pueden repetir pero haciendo que la luz se desplace en sentido contrario. Así, se puede comprobar que el camino recorrido por los rayos luminosos es reversible. Esta propiedad se denomina reversibilidad de los caminos ópticos.
Los Espejos Planos Un espejo plano es una superficie plana, pulida y debidamente acondicionada para reflejar bien la luz. En general, se utilizan laminas de vidrio delgadas, paralelas y prolijamente pulidas.
Con el propósito de lograr una correcta reflexión, es común que se cubra la cara posterior con una fina capa de plata que es la que cumple la función de espejo.
Con el propósito de lograr una correcta reflexión, es común que se cubra la cara posterior con una fina capa de plata que es la que cumple la función de espejo.
Formación de imágenes en espejos planos
o A continuación vamos a analizar la formación del las imágenes de un punto y de un objeto en un espejo plano:
IMAGEN DE UN PUNTO
o Cuando los numerosos rayos que emiten un punto luminoso llegan a un espejo, se reflejan en este de acuerdo con las leyes de la reflexión.
o Consideremos el caso de una persona, situada frente al espejo, que recibe los rayos reflejados del punto luminoso P.(Para simplificar la representación solo se tienen en cuenta los rayos R1 y R2.
o (grafico)
En P no hay emisión de luz, pero el observador ve al punto luminoso en ese sitio. Por lo tanto se dice que P es la imagen virtual del punto luminoso P. En el esquema anterior se puede indicar lo siguiente: (grafico) En este caso se cumplen las siguientes relaciones entre los ángulos: â=î por ser alternos internos. î=^r por la segunda ley de la reflexión. ^r =B por ser correspondientes.
Luego â= B Los triángulos PAB=BAP son rectángulos porque el segmento PP es perpendicular al espejo, y son iguales por serlo sus ángulos y por tener al cateto AB en común. En consecuencia: PB=BP y por lo tanto el punto P. Entonces dichos puntos son SIMETRICOS.
En suma, se puede establecer que: La imagen de un punto en un espejo plano es virtual y simétrico.
b) IMAGEN DE UN OBJETO Cuando un objeto luminoso se halla frente a un espejo, cada uno de los infinitos puntos que lo constituyen forman una imagen detrás del espejo (virtual), de igual tamaño y a la misma distancia de ese espejo (simétrica): (grafico) En consecuencia se puede decir que: La imagen de un objeto en un espejo plano es virtual, del mismo tamaño y simétrica.
Espejos planos en ángulo: formación de imágenes Cuando un objeto se coloca entre dos espejos planos que forman un ángulo de 120º, se observan dos imágenes de ese objeto, una en cada uno de los espejos: 120º Objeto Imagen 1 Imagen 2 Las dos imágenes son simétricas porque se originan en la reflexión de la luz, proveniente del objeto, en cada espejo.
Si el objeto se ubica frente a dos espejos dispuestos en ángulo recto (90º), se ven en tres imágenes: Objeto Imagen 1 Imagen 3 90º Imagen 2 En este caso, la imagen 3 procede de una doble reflexión: los rayos provenientes del objeto, primero, se reflejan en el espejo de la derecha, formando la imagen2 y, luego, en el espejo de la izquierdo, produciendo la imagen 3.
Como consecuencia de la doble reflexión esa tercera imagen es directa y no simétrica. Así, si delante de dos espejos de un botiquín, colocados en ángulo recto, levantamos la mano derecha, en una de las tres imágenes formadas también se eleva la mano derecha.
En caso de que el objeto se encuentre ante dos espejos planos que forman entre sí un ángulo de 60º, se observan 5 imágenes: 60º Objeto Imagen 1 Imagen 2 Imagen 3 Imagen 5 Imagen 4 Tres imágenes son simétricas y dos directas. La imagen 5 se forma por triple reflexión.
Los casos considerados demuestran que, a medida que la abertura del ángulo que forman dos espejos planos es menor, la cantidad de imágenes se incrementa. Para calcular el número de imágenes que forman se ha establecido la siguiente fórmula:
n=360 â -1 n= número de imágenes â= ángulo que forman los espejos entre sí Formación de imágenes en espejos planos en paralelo Cuando dos espejos planos se ubican con sus caras pulidas enfrentadas paralelamente, en cada uno de ellos se forman numerosas imágenes, las que van perdiendo nitidez paulatinamente hasta hacerse imperceptibles
o Se entiende por espejo curvo toda superficie curva pulimentada de modo que sea capaz de reflejar correctamente la luz.
o Entre los espejos curvos podemos diferenciar:
o Espejos cilíndricos: son aquellos cuya superficie reflectora tiene forma cilíndrica:
o Espejos parabólicos : integran este grupo los espejos que presentan su superficie pulida en forma de parábola:
o Espejos esféricos : se incluye en esta clase los espejos cuya superficie reflectora corresponde a un casquete esférico:
o Los espejos curvos también se pueden clasificar en:
o Espejos cóncavos: cuando la superficie interior es la que actúa como espejo:
o Espejos convexos: si la superficie exterior es la reflectora:
¿Cuales son los elementos de los espejos esféricos?
o Entre los elementos de un espejo esférico se pueden destacar: Centro de curvatura (o): es el centro de la esfera a la cual pertenece el espejo.
o Vértice (V): es el centro geométrico (polo) del casquete esférico que constituye al espejo.
o Radio de Curvatura (r): es el radio de la esfera a la cual pertenece el espejo.
o Eje principal : es la recta determinada por el centro de curvatura y el vértice. (Corresponde a uno de los radios de curvatura).
o d) Eje secundario : es cualquier recta que pasa por el centro de curvatura y no lo hace por el vértice.
o e) Abertura del espejo (â): es el ángulo formado por el eje principal y uno de los ejes secundarios que pasan por el borde del espejo.
Espejos cóncavos Trayectoria de los rayos y formación de focos
o En los espejos esféricos, al igual que en todos los espejos, los rayos luminosos se reflejan de acuerdo con las leyes de reflexión.
o Con respecto a la marcha de los rayos que llegan a un espejo cóncavo, vamos a considerar los siguientes casos:
o Rayos paralelos al eje principal
o Cuando un rayo paralelo al eje principal incide sobre un punto de un espejo cóncavo, se refleja de modo que ese punto se comporta como un espejo planos:
I V R1 R2 O R1: Rayo incidente R2: Rayo reflejado i r
El rayo incidente forma con la normal OI el ángulo de incidencia î, mientras que el rayo reflejado origina el ángulo de reflexión ^r, de modo que î=^r (Segunda ley de la reflexión).
Si se considera otro rayo paralelo al eje principal, resulta: R1 R2 R4 R3 Q V R1 Y R2= rayos incidentes R3 Y R4= rayos reflejados Entonces cuando se trata de un haz de rayos paralelos al eje principal tendremos: V F O Rayos reflejados Como vemos, todos los rayos se reflejan concurriendo en un punto (F) del eje principal que se denomina foco principal .
En consecuencia, se puede establecer que: “ Todo rayo paralelo al eje principal, al reflejarse en un espejo cóncavo, pasa por el foco principal” La distancia que hay entre el foco principal (F) y el vértice (V) se llama distancia focal.
La distancia focal es igual a la mitad de radio de la curvatura. b) Rayos oblicuos al eje principal Si el haz de rayos paralelos que llega al espejo cóncavo es oblicuo al eje principal, se observa los siguiente: F O V En este caso, el foco F no se encuentra sobre el eje principal y por ello se denomina foco secundario.
La ubicación de este foco varía con la inclinación que presentan los rayos incidentes y, por lo tanto, un espejo cóncavo tiene muchos focos secundarios.
La distancia focal es igual a la mitad de radio de la curvatura. b) Rayos oblicuos al eje principal Si el haz de rayos paralelos que llega al espejo cóncavo es oblicuo al eje principal, se observa los siguiente: F O V En este caso, el foco F no se encuentra sobre el eje principal y por ello se denomina foco secundario.
La ubicación de este foco varía con la inclinación que presentan los rayos incidentes y, por lo tanto, un espejo cóncavo tiene muchos focos secundarios.
En el caso de un rayo incidente que pasa por el foco principal, observemos: rayo incidente eje principal rayo reflejado O F V El rayo después de reflejarse, se hace paralelo al eje principal.
En conclusión: “ Todo rayo luminoso que pasa por el foco principal, al incidir en el espejo cóncavo, se refleja paralelo al eje principal”. Además se ha comprobado que tanto el foco principal como los focos secundarios de un espejo se hallan, aproximadamente, sobre un mismo plano, esto se llama plano focal
En conclusión: “ Todo rayo luminoso que pasa por el foco principal, al incidir en el espejo cóncavo, se refleja paralelo al eje principal”. Además se ha comprobado que tanto el foco principal como los focos secundarios de un espejo se hallan, aproximadamente, sobre un mismo plano, esto se llama plano focal
o Este hecho es una consecuencia de la “reversibilidad de los caminos ópticos”, porque si el rayo sigue el camino inverso primero es paralelo al eje principal y luego se refleja, pasando por el foco principal.
o Cuando el rayo incidente pasa por el centro de curvatura, sucede lo siguiente:
F O V El rayo incidente se refleja sobre sí mismo, porque si pasa por el centro de curvatura y, por lo tanto, es perpendicular al espejo en el punto de incidencia. Entonces resulta que: “ Todo rayo que pasa por el centro de curvatura, al llegar al espejo cóncavo, se refleja sobre sí mismo”.
Formación de imagenes en los espejos cóncavos
o A continuación se considera la formación de las imágenes de un punto y de un objeto en un espejo esférico cóncavo de abertura pequeña.
o Imagen de un punto
o Desde un punto luminoso (P) parten numerosos rayos que, luego de reflejarse en un espejo cóncavo, forman la imagen de ese punto.
o A los fines de simplificar la representación, para determinar gráficamente la imagen del punto P, solo se tienen en cuenta dos rayos cuyos caminos ya hemos reconocido: uno (1) paralelo al eje principal y el otro (2) que pasa por el foco principal.
o A modo de ejemplo:
o El punto P’ es la imagen del punto P y se encuentran en la intersección de los dos rayos reflejados.
o Por P’ pasan todos los rayos procedentes de P que se reflejan en el espejo.
o b) Imagen de un objeto
o Como las características que presenta la imagen de un objeto que se forma en los espejos esféricos cóncavos depende de la distancia de ese objeto, con relación al espejo, se consideran los siguientes casos:
o El objeto se halla a una distancia del espejo mayor que la del centro de la curvatura
o Para hallar gráficamente la imagen de un objeto (por ejemplo, de una vela), primero se determina la imagen A’ del punto extremo A:
Luego, como los otros puntos del objeto AB originan sus imágenes de modo similar al punto al punto A se completa la imagen del punto A’B’: L a imagen es real (la forman los mismos rayos reflejados y esta delante del espejo), invertida, menor que el objeto y se encuentra entre el foco principal y el centro de curvatura.
2) El objeto esta sobre el centro de curvatura Operando como el caso anterior, resulta: La imagen es real, invertida, de igual tamaño que el objeto y esta situada debajo del centro de la curvatura.
3) El objeto se encuentra entre el centro de curvatura y el foco principal La imagen es real, invertida, mayor que el objeto y situada a mas distancia del espejo que el centro de la curvatura
4) El objeto está en el foco La imagen no se forma porque los rayos reflejados son paralelos.
5) El objeto se halla entre el foco y el vértice La imagen es virtual ( la forman las prolongaciones de los rayos reflejados), derecha, mayor que el objeto y situada detrás del espejo.
Espejos convexos En los espejos esféricos convexos los rayos luminosos cumplen con las leyes de la reflexión. En consecuencia, cuando se hace incidir sobre un espejo convexo un haz de rayos paralelos al eje principal, se observa lo siguiente: O V Los rayos reflejados se separan (divergen), por lo cual estos espejos también se denominan espejos divergentes
Foco principal Cuando se incide un haz de rayos paralelos al eje principal, si trazamos las prolongaciones de los rayos reflejados, observamos que todas ellas se cortan en un punto (F) del eje principal: O F V El punto F constituye el foco principal y éste es virtual porque no se forma por los rayos reflejados sino por sus prolongaciones. Además, se puede comprobar que el foco principal se encuentra aproximadamente en la mitad del radio de la curvatura.
¿Cuál es la trayectoria de los rayos?
Con respecto a la marcha de los rayos luminosos que inciden en un espejo convexo, se puede verificar lo siguiente:
1)Todo rayo paralelo al eje principal de un espejo convexo se refleja de modo que su prolongación pasa por el foco principal.
2)Todo rayo que incide sobre un espejo convexo en dirección al foco principal, se refleja paralelo al eje principal.
3)Todo rayo que incide sobre un espejo convexo en dirección al centro de curvatura, se refleja sobre sí mismo.
Con respecto a la marcha de los rayos luminosos que inciden en un espejo convexo, se puede verificar lo siguiente:
1)Todo rayo paralelo al eje principal de un espejo convexo se refleja de modo que su prolongación pasa por el foco principal.
2)Todo rayo que incide sobre un espejo convexo en dirección al foco principal, se refleja paralelo al eje principal.
3)Todo rayo que incide sobre un espejo convexo en dirección al centro de curvatura, se refleja sobre sí mismo.
Formación de imágenes en los espejos convexos O F A’ B’ A B La imagen es virtual, derecha y menor que el objeto En los espejos esféricos convexos la imagen siempre reúne las características antes ,mencionadas aunque varié la distancia del objeto con respecto al espejo.
¿Cuales son las aplicaciones de los espejos?
Los espejos tienen las mas diversas y variadas aplicaciones en la vida cotidiana. Así, se emplean en los baños y como elemento de decoración o para dar la sensación de amplitud en hogares y oficinas.
En medicina se utilizan pequeños espejos cóncavos para examinar la garganta, el globo ocular o los dientes. Las partes pulidas en linternas y faros de automóviles actúan como espejos cóncavos. En ellos la lámpara esta en el foco para que los rayos emitidos se reflejen en forma paralela y lleguen a mayor distancia. Los espejos retrovisores de los automóviles suelen ser convexos para que el campo de visión sea de mayor amplitud.
En los parques de diversiones es frecuente la presencia de combinaciones de espejos cóncavos y convexos que producen graciosas deformaciones de las personas y los objetos. En muchos instrumentos científicos, tales como endoscopios, galvanómetros y sextanfes, también se usan espejos.
Los espejos tienen las mas diversas y variadas aplicaciones en la vida cotidiana. Así, se emplean en los baños y como elemento de decoración o para dar la sensación de amplitud en hogares y oficinas.
En medicina se utilizan pequeños espejos cóncavos para examinar la garganta, el globo ocular o los dientes. Las partes pulidas en linternas y faros de automóviles actúan como espejos cóncavos. En ellos la lámpara esta en el foco para que los rayos emitidos se reflejen en forma paralela y lleguen a mayor distancia. Los espejos retrovisores de los automóviles suelen ser convexos para que el campo de visión sea de mayor amplitud.
En los parques de diversiones es frecuente la presencia de combinaciones de espejos cóncavos y convexos que producen graciosas deformaciones de las personas y los objetos. En muchos instrumentos científicos, tales como endoscopios, galvanómetros y sextanfes, también se usan espejos.
Una aplicación importante de los espejos se halla en los telescopios reflectores, utilizados en astronomía para explorar el cielo y así poder descubrir y estudiar estrellas muy lejanas.
Cuando el telescopio se orienta hacia una estrella, los rayos que esta emite inciden perpendicularmente al eje principal del espejo cóncavo del telescopio y se relejan en dirección al foco principal.
Antes de llegar a ese foco se interpone un espejo plano que desvía los rayos hacia un costado y afuera del telescopio, donde el astrónomo observa la correspondiente imagen.
Cuando el telescopio se orienta hacia una estrella, los rayos que esta emite inciden perpendicularmente al eje principal del espejo cóncavo del telescopio y se relejan en dirección al foco principal.
Antes de llegar a ese foco se interpone un espejo plano que desvía los rayos hacia un costado y afuera del telescopio, donde el astrónomo observa la correspondiente imagen.
El fenómeno de la refracción supone un cambio en la velocidad de propagación de la onda, cambio asociado al paso de un medio a otro de diferente naturaleza o de diferentes propiedades. Este cambio de velocidad da lugar a un cambio en la dirección del movimiento ondulatorio. Como consecuencia, la onda refractada se desvía un cierto ángulo respecto de la incidente.
La refracción se presenta con cierta frecuencia debido a que los medios no son perfectamente homogéneos, sino que sus propiedades y, por lo tanto, la velocidad de propagación de las ondas en ellos, cambian de un punto a otro.
La propagación del sonido en el aire sufre refracciones, dado que su temperatura no es uniforme. En un día soleado las capas de aire próximas a la superficie terrestre están más calientes que las altas y la velocidad del sonido, que aumenta con la temperatura, es mayor en las capas bajas que en las altas. Ello da lugar a que el sonido, como consecuencia de la refracción, se desvía hacia arriba.
En esta situación la comunicación entre dos personas suficientemente separadas se vería dificultada. El fenómeno contrario ocurre durante las noches, ya que la Tierra se enfría más rápidamente que el aire.
La propagación del sonido en el aire sufre refracciones, dado que su temperatura no es uniforme. En un día soleado las capas de aire próximas a la superficie terrestre están más calientes que las altas y la velocidad del sonido, que aumenta con la temperatura, es mayor en las capas bajas que en las altas. Ello da lugar a que el sonido, como consecuencia de la refracción, se desvía hacia arriba.
En esta situación la comunicación entre dos personas suficientemente separadas se vería dificultada. El fenómeno contrario ocurre durante las noches, ya que la Tierra se enfría más rápidamente que el aire.
Cuando la luz incide sobre un medio transparente, de diferente naturaleza a la del que proviene, experimenta una variación de velocidad, la cual se manifiesta en un cambio de dirección.
Índice de refracción absoluto n (n :Eta)
El índice de refracción absoluto de un medio transparente “A” esta dada por la razón de un entre la velocidad de la luz en el vacío (Co) y la velocidad de la luz en el medio (Ca).
a = Co
Ca
NOTA: Los índices de refracción absoluto de los diferentes medios transparentes se encuentran tabulados (tablas) y permiten a través de la ley de SNELL calcular los ángulos de desviación que la luz experimenta, al pasar por ellos.
Índice de refracción relativo
(de los medios transparentes, distintos del vacío)
El índice de refracción relativo de un medio “A” respecto de un medio “B” está dado por la razón entre el índice de refracción absoluto del medio “A” y el índice de refracción absoluto del medio “B”.
ab = a
b
Leyes generales de la refracción absoluta de la luz
1) El rayo incide, el rayo refractado y la normal a la superficie de contacto, de los medios, son coplanarios (están en el mismo plano).
2) Todo rayo que incide sobre un medio más refringente, se refracta acercándose a la normal.
3) Todo rayo que incide sobre un medio menor refringente, se refracta alejándose de lo normal.
Lentes
Lente: Es todo medio limitado por dos superficies, de las cuales a la menor debe ser curva.
Clasificación de los lentes
· Según su forma (geométrica).
· Según desvían la luz (físico).
Convergentes Divergentes
Son aquellas que refractan la luz, Son aquellas que refractan la luz,
concentran el eje. Dispersándolas.
- Biconvexas. - Bicóncava.
- Plano convexa. - Plano cóncava.
- Cóncavo-convexa - Cóncavo- convexo
de menisco convergente. de menisco divergente.
Elementos principales de una lente
Toda la lente consta de dos focos, el foco objeto, que es aquel que se sitúa en el lado desde el cual proviene la luz y el foco imagen, que queda del otro lado.
Vértice : Punto de la lente que no desvía los rayos de luz, al atravesarla.
Eje principal : Recta imaginaria que contiene a los focos y al vértice.
Leyes de la refracción para lentes convergentes
· Todo rayo que incide paralelo al eje principal, al atravesar la lente, se refracta pasando por el foco imagen.
· Todo rayo que incide pasando por el foco objeto, al atravesar la lente, se refracta paralelo al eje principal.
· Todo rayo que incide pasando por el centro óptico o vértice, al atravesar la lente, no experimenta desviación alguna.
Imágenes en lentes convergentes
· Todo rayo que incide paralelo al eje principal, al atravesar la lente, se refracta pasando por el foco imagen.
· Todo rayo que incide pasando por el foco objeto, al atravesar la lente, se refracta paralelo por el eje principal.
· Todo rayo que incide pasando por el centro óptico, no experimenta desviación alguna.
Leyes de la refracción para lentes divergentes
· Todo rayo que incide paralelo al eje principal, al atravesar la lente, se refracta de modo que su prolongación pasa por el foco.
· Todo rayo que incide pasando de modo que su prolongación pasa por el foco imagen, al atravesar la lente, se refracta paralelo al eje principal.
· Todo rayo que incide pasando por el centro óptico no experimenta desviación alguna.
INSTRUMENTOS ÓPTICOS
Un instrumento óptico sirve para procesar ondas de luz con el fin de mejorar una imagen para su visualización, y para analizar las ondas de luz (o fotones) para determinar propiedades características.
MEJORACIÓN D EIMAGENES:Los primeros instrumentos ópticos fueron telescopios utilizados para la magnificación de imágenes (distantes), y microscopios utilizados para magnificar imágenes muy pequeñas. Desde los días de Galileo y van Leeuwenhoek, estos instrumentos han sido mejorados ampliamente y se han extendido a otras porciones del espectro electromagnético.
ÁNALISIS: Otra clase de instrumentos ópticos es utilizada para analizar las propiedades de la luz o de materiales ópticos. Entre ellos se incluyen:
INTERFERÓMETRO
El interferómetro es un instrumento que emplea la interferencia de las ondas de luz para medir con gran precisión longitudes de onda de la luz misma. Hay muchos tipos de interferómetros, en todos ellos se utilizan dos haces de luz que recorren dos trayectorias ópticas distintas, determinadas por un sistema de espejos y placas que, finalmente, convergen para formar un patrón de interferencia.
FOTÓMETRO
Un fotómetro es un dispositivo que nos sirve para medir la cantidad de luz que le llega a un sujeto (Medido con luz incidente) y la cantidad de luz que el sujeto refleja (Medido con luz reflejada). Hoy hablaremos en concreto de la medida de luz incidente, lo que es decir, la luz que incide sobre el sujeto.
POLARÍMETRO
Polarímetro es muy sencillo e ingenioso, como puede comprobarse a través de la figura adjunta. La luz introducida es polarizada en un plano determinado mediante el polarizador (A) y luego se hace pasar a través de la disolución de la sustancia que se pretende analizar. A continuación, esta luz pasa por un nuevo polarizador (C) que deberá estar colocado en la posición adecuada para permitir el paso de la luz hasta el objetivo (F), para lo cual se dispone de un sistema que permite girarlo alrededor de un eje. Gracias a la lente (D), se puede leer en el círculo (EE) el ángulo que es necesario girar el segundo polarizador para obtener un máximo de intesidad luminosa. Si se mide este ángulo cuando el recipiente está vacío y cuando el recipiente está lleno con una sustancia opticamente activa, la diferencia entre ambos valores permite calcular el poder rotatorio de la disolución.
REFLECTÓMETRO
El reflectómetro de dominio del tiempo (TDR) es un instrumento electrónico usado para caracterizar y localizar los defectos en cables metálicos (por ejemplo, los pares trenzados de alambre, cables coaxiales) y, en otro tipo de OTDR, fibras ópticas.Reflectómetro para medir la reflectividad de la superficie de un objeto.
REFRACTÓMETRO
Se denomina refractometría, al método de calcular el índice de refracción (una propiedad física fundamental de cualquier sustancia) de una muestra para, por ejemplo, conocer su composición o pureza. Los refractómetros son los instrumentos empleados para determinar este índice de refracción. A pesar de que los refractómetros son más eficaces para medir líquidos, también se emplean para medir sólidos y gases, como vidrios o gemas.
Física moderna
La física moderna comienza a principios del siglo XX, cuando el alemán Max Planck, investiga sobre el “cuanto” de energía,Planck decía que eran partículas de energía indivisibles, y que éstas no eran continuas como lo decía la física clásica, por ello nace esta nueva rama de la física que estudia las manifestaciones que se producen en los átomos, los comportamientos de las partículas que forman la materia y las fuerzas que las rigen. (También se le llama física cuántica).
En los temas anteriormente tratados, la física clásica no servía para resolver los problemas presentados, ya que estos se basan en certezas y la física moderna en probabilidades, lo que provocó dificultades para adaptarse a las nuevas ideas. Los temas tratados anteriormente no podían ser resueltos por la física clásica.
En 1905, Albert Einstein, publicó una serie de trabajos que revolucionaron la física, principalmente representados por “La dualidad onda-partícula de la luz” y “La teoría de la relatividad” entre otros. Estos y los avances científicos como el descubrimiento de la existencia de otras galaxias, la superconductividad, el estudio del núcleo del átomo, y otros, permitieron lograr que años más tarde surgieran avances tecnológicos, como la invención del televisor, los rayos x, el radar, fibra óptica, el computador etc.
La misión final de la física actual es comprender la relación que existe entre las fuerzas que rigen la naturaleza: la gravedad, el electromagnetismo, la fuerza nuclear fuerte y la fuerza nuclear débil. Comprender y lograr una teoría de unificación, para así poder entender el universo y sus partículas. Se conoce, generalmente, por estudiar los fenómenos que se producen a la velocidad de la luz o valores cercanos a ella o cuyas escalas espaciales son del orden del tamaño del átomo o inferiores.
Se divide en:
La mecánica cuántica
La teoria de la relatividad
Casi todo lo planteado en el siglo XIX fue puesto en duda y al final fue remplazado durante el siglo XX, y de esta misma forma puede ocurrir actualmente, a medida que se produzcan resultados las nuevas investigaciones, y se materialicen los nuevos conocimientos que se irán adquiriendo durante este nuevo siglo.
MECÁNICA CUÁNTICA
La física cuántica, también conocida como mecánica ondulatoria, es la rama de la física que estudia el comportamiento de la materia cuando las dimensiones de ésta son tan pequeñas, en torno a 1.000 átomos, que empiezan a notarse efectos como la imposibilidad de conocer con exactitud la posición de una partícula, o su energía, o conocer simultáneamente su posición y velocidad, sin afectar a la propia partícula (descrito según el principio de incertidumbre de Heisenberg).
Surgió a lo largo de la primera mitad del siglo XX en respuesta a los problemas que no podían ser resueltos por medio de la física clásica.
Los dos pilares de esta teoría son:
• Las partículas intercambian energía en múltiplos enteros de una cantidad mínima posible, denominado quantum (cuanto) de energía.
• La posición de las partículas viene definida por una función que describe la probabilidad de que dicha partícula se halle en tal posición en ese instante
• La posición de las partículas viene definida por una función que describe la probabilidad de que dicha partícula se halle en tal posición en ese instante
Ratificación Experimental
El hecho de que la energía se intercambie de forma discreta se puso de relieve por hechos experimentales, inexplicables con las herramientas de la mecánica clásica, como los siguientes:
Según la Física Clásica, la energía radiada por un cuerpo negro, objeto que absorbe toda la energía que incide sobre él, era infinita, lo que era un desastre. Esto lo resolvió Max Plank mediante la cuantización de la energía, es decir, el cuerpo negro tomaba valores discretos de energía cuyos paquetes mínimos denominó “quantum”. Este cálculo era, además, consistente con la ley de Wien (que es un resultado de la termodinámica, y por ello independiente de los detalles del modelo empleado). Según esta última ley, todo cuerpo negro irradia con una longitud de onda (energía) que depende de su temperatura.
La dualidad onda corpúsculo, también llamada onda partícula, resolvió una aparente paradoja, demostrando que la luz y la materia pueden, a la vez, poseer propiedades de partícula y propiedades ondulatorias. Actualmente se considera que la dualidad onda - partícula es un "concepto de la mecánica cuántica según el cual no hay diferencias fundamentales entre partículas y ondas: las partículas pueden comportarse como ondas y viceversa".e la Teoría Cuántica
El marco de aplicación de la Teoría Cuántica se limita, casi exclusivamente, a los niveles atómico, subatómico y nuclear, donde resulta totalmente imprescindible. Pero también lo es en otros ámbitos, como la electrónica (en el diseño de transistores, microprocesadores y todo tipo de componentes electrónicos), en la física de nuevos materiales, (semiconductores y superconductores), en la física de altas energías, en el diseño de instrumentación médica (láseres, tomógrafos, etc.), en la criptografía y la computación cuánticas, y en la Cosmología teórica del Universo temprano.
Un nuevo concepto de información, basado en la naturaleza cuántica de las partículas elementales, abre posibilidades inéditas al procesamiento de datos. La nueva unidad de información es el qubit (quantum bit), que representa la superposición de 1 y 0, una cualidad imposible en el universo clásico que impulsa una criptografía indescifrable, detectando, a su vez, sin esfuerzo, la presencia de terceros que intentaran adentrarse en el sistema de transmisión. La otra gran aplicación de este nuevo tipo de información se concreta en la posibilidad de construir un ordenador cuántico, que necesita de una tecnología más avanzada que la criptografía, en la que ya se trabaja, por lo que su desarrollo se prevé para un futuro más lejano.
En la medicina, la teoría cuántica es utilizada en campos tan diversos como la cirugía láser, o la exploración radiológica. En el primero, son utilizados los sistemas láser, que aprovechan la cuantificanción energética de los orbitales nucleares para producir luz monocromática, entre otras característcias. En el segundo, la resonancia magnética nuclear permite visualizar la forma de de algunos tejidos al ser dirigidos los electrones de algunas sustancias corporales hacia la fuente del campo magnético en la que se ha introducido al paciente
Otra de las aplicaciones de la mecánica cuántica es la que tiene que ver con su propiedad inherente de la probabilidad. La Teoría Cuántica nos habla de la probabilidad de que un suceso dado acontezca en un momento determinado, no de cuándo ocurrirá ciertamente el suceso en cuestión.
Cualquier suceso, por muy irreal que parezca, posee una probabilidad de que suceda, como el hecho de que al lanzar una pelota contra una pared ésta pueda traspasarla. Aunque la probabilidad de que esto sucediese sería infinitamente pequeña, podría ocurrir perfectamente.
La teleportación de los estados cuánticos (qubits) es una de las aplicaciones más innovadoras de la probabilidad cuántica, si bien parecen existir limitaciones importantes a lo que se puede conseguir en principio con dichas técnicas. En 2001, un equipo suizo logró teleportar un fotón una distancia de 2 km, posteriormente, uno austriaco logró hacerlo con un rayo de luz (conjunto de fotones) a una distancia de 600 m., y lo último ha sido teleportar un átomo, que ya posee masa, a 5 micras de distancia...
Teoría de la Relatividad
Albert Einstein desarrolló una de las teorías más famosas en la historia de la ciencia, la teoría de la relatividad. Esta teoría realmente tiene dos partes: la teoría especial de la relatividad y la teoría general de la relatividad. Estas dos teorías introdujeron algunas ideas muy nuevas, diversas, y extrañas sobre la naturaleza básica del Universo.
Según la relatividad especial, cosas muy extrañas suceden cuando un objeto se mueve casi a la velocidad de la luz. El tiempo se retrasa, la longitud de un objeto disminuye y aumenta la masa del objeto en movimiento. Si dos observadores están en movimiento relativo entre ellos, pueden discrepar si dos eventos ocurren al mismo tiempo. De acuerdo a la famosa ecuación de Einstein, E = mc2, masa y energía se transforman de una a otra. Einstein introdujo la teoría especial de la relatividad en 1905.
La teoría general de la relatividad postula que la "forma" del espacio puede ser curvada cerca de objetos grandes con mucha gravedad. De hecho, de acuerdo a la relatividad, la gravedad es más una curvatura del espacio que una fuerza. Incluso los rayos de la luz se desvian cuando pasan cerca de un objeto masivo. Esta es la razón por la cual los huecos negros pueden "succionar" la luz que pasa cerca de ellos. Einstein desarrolló la teoría general de la relatividad entre 1907 y 1915.
sábado, 24 de septiembre de 2011
Cronograma Fisica Materia
ITEM | ACTIVIDAD | TIEMPO ( SEMANA ) | |||||
2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | ||
1 | Creaciòn Del Blog | xxxxx | |||||
2 | Tema 1. La Luz | xxxxx | |||||
3 | Reflexiòn De La Luz | xxxxx | |||||
4 | Refracciòn De La Luz | xxxxx | |||||
5 | Instrumentos Ópticos | xxxxx | |||||
6 | Fìsica Moderna | xxxxx | |||||
7 | Sustentaciòn Y Evaluaciòn | xxxxx |
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