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Questions and Answers
La propagación rectilínea de la luz se refiere a la trayectoria que sigue la luz en un medio determinado. ¿Cuándo se da esta propagación?
La propagación rectilínea de la luz se refiere a la trayectoria que sigue la luz en un medio determinado. ¿Cuándo se da esta propagación?
La propagación rectilínea de la luz se produce cuando el medio por el que viaja la luz es homogéneo.
¿La velocidad de la luz es constante en todos los medios?
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False
¿Qué es un rayo luminoso?
¿Qué es un rayo luminoso?
Un rayo luminoso es una línea imaginaria que representa la trayectoria de la luz.
¿En qué dos tipos se puede clasificar la reflexión?
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¿Cuáles son las dos leyes de la reflexión?
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¿Qué es la refracción?
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En la refracción, ¿qué sucede con el rayo incidente cuando cambia de medio?
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¿Qué es el ángulo límite?
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¿Cuál es la fórmula para calcular el ángulo límite?
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¿En qué consiste un espejo plano?
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Describe cómo se forma la imagen de un objeto puntual en un espejo plano.
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¿La imagen producida por un espejo plano es real?
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¿Qué son los espejos esféricos? Y ¿cuáles son los dos tipos?
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¿Qué es el centro de curvatura de un espejo esférico?
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¿Qué es el vértice de un espejo esférico?
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¿Qué es el foco de un espejo esférico?
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¿Qué es la distancia focal de un espejo esférico?
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¿Cómo se define la convención de signos para espejos esféricos?
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¿Cómo se calcula la distancia focal en función del radio de curvatura de un espejo esférico?
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¿Qué son los rayos principales en espejos cóncavos?
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¿Qué es la ecuación general de los espejos esféricos?
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¿Qué es el aumento de un espejo esférico?
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¿Qué es una lente delgada?
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Las lentes delgadas pueden ser:
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¿Cómo se clasifican las lentes esféricas?
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¿Qué son los rayos principales en lentes convergentes?
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¿Qué es la ecuación de Gauss para lentes?
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¿Qué es la ecuación de Newton para lentes?
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¿Cómo se define la convención de signos para lentes?
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¿Qué significa un aumento positivo en lentes delgadas?
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¿Qué condiciones se cumplen para que una imagen formada por una lente convergente sea real?
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¿Qué condiciones se cumplen para que una imagen formada por una lente divergente sea virtual?
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¿Qué tipo de imagen se forma cuando la distancia del objeto a la lente es mayor que el doble de la distancia focal?
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¿Qué tipo de imagen se forma cuando la distancia del objeto a la lente es igual al doble de la distancia focal?
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¿Qué tipo de imagen se forma cuando la distancia del objeto a la lente está entre la distancia focal y el doble de la distancia focal?
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¿Qué tipo de imagen se forma cuando la distancia del objeto a la lente es menor que la distancia focal?
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Study Notes
Óptica Geométrica
- El material está basado en diapositivas de la cátedra y material propio.
- El año de creación del material es 2024.
- La autora es Elizabeth Marcela Martínez, Ingeniera Civil y Magíster en Educación en Ciencias Experimentales y Tecnologías.
Contenido
- La luz como rayo luminoso.
- Leyes de reflexión y refracción.
- Reflexión total y ángulo límite.
- Dispositivos ópticos: espejos planos, esféricos y lentes.
Algunas aplicaciones: instrumentos ópticos
- Telescopios
- Microscopios
- Cámaras fotográficas
- El ojo humano (anteojos)
- Láser
- Fibra óptica
Bibliografía
- Sears, tomo 2.
- Física General. Burbano de Ercilla S., Burbano García E., Gracia Muñoz C.
Propagación rectilínea de la luz
- La luz se propaga en línea recta en un medio homogéneo.
- Fuentes luminosas y objetos iluminados.
- La velocidad de la luz depende del medio.
- En el vacío: c = 2,99792458 x 10⁸ m/s
- Aproximadamente: c ~ 3,00 x 10⁸ m/s o 300.000 km/s
El rayo luminoso
- La trayectoria luminosa se representa como un rayo.
- Un rayo luminoso es una línea imaginaria en la dirección de la luz emitida desde una fuente.
- Una fuente luminosa emite un haz de luz (rayos infinitos).
- Haz de rayos paralelos
Fenómeno de reflexión
- Fenómeno donde un rayo luminoso cambia de dirección al contactarse con una superficie de separación entre dos medios diferentes.
- La reflexión puede ser especular (superficie lisa) o difusa (superficie rugosa).
Reflexión
- Rayo incidente, rayo reflejado y normal a la superficie están en el mismo plano.
- Ángulo de incidencia = Ángulo de reflexión.
Leyes de la reflexión
- Rayo incidente, rayo reflejado y normal a la superficie, están en el mismo plano.
- El ángulo de incidencia y el ángulo de reflexión son iguales.
Fenómeno de refracción
- Un rayo de luz cambia de dirección al pasar de un medio a otro.
- La dirección cambia al atravesar la frontera entre dos medios diferentes.
- La velocidad de la luz depende del medio.
- n₁ / v₁ = n₂ / v₂
Leyes de la refracción
- El rayo incidente, el rayo refractado y la normal a la superficie, están en el mismo plano.
- El cociente entre el seno del ángulo de incidencia y el seno del ángulo de refracción es constante para cada par de medios (Ley de Snell).
- n₁senθ₁ = n₂senθ₂
Fenómeno de refracción
- El rayo incide perpendicularmente a la superficie.
- El rayo no se desvía.
Fenómeno de refracción (caso n₁ < n₂)
- Cuando el rayo pasa de un medio de menor índice de refracción a otro de mayor índice de refracción, el rayo se acerca a la normal.
Fenómeno de refracción (caso n₁ > n₂)
- Cuando el rayo pasa de un medio de mayor índice de refracción a otro de menor índice de refracción, el rayo se aleja de la normal.
Formulación de la ley de la refracción (Ley de Snell)
- Los ángulos son iguales porque sus lados son perpendiculares
- n₁sen θ₁ = n₂sen θ₂
Ángulo límite y reflexión total
- El ángulo límite es el ángulo de incidencia que produce un ángulo de refracción de 90°.
- Al superar el ángulo límite, el rayo se refleja totalmente.
Espejo plano
- Superficie plana y lisa que produce imágenes por reflexión especular.
Determinación de la imagen de un objeto puntual en un espejo plano
- La imagen se encuentra en la intersección de la prolongación de los rayos reflejados.
Espejos planos
- La imagen se encuentra en la intersección de la prolongación de los rayos reflejados.
Caracterización de la imagen de un objeto puntual
- Objeto e imagen son simétricos respecto al plano del espejo.
- La imagen es virtual porque se encuentra en la intersección de la prolongación de los rayos reflejados.
Espejos esféricos
- Cóncavos y convexos
- La concavidad o convexidad esta del lado de la fuente.
Elementos
- Fuente luminosa
- Eje óptico
- Centro
- Vértice
Foco - distancia focal
- La distancia focal es la mitad del radio.
Convención de signos
- Las longitudes por encima del eje óptico son positivas.
- Las longitudes por debajo del eje óptico son negativas.
- La distancia objeto (s) es positiva si está en el lado del objeto.
Espejos esféricos
- Ángulos son pequeños(δ→0 tg a = a)
- Si α = h / R - δ, entonces 2α = h / f – δ
- f = R / 2
Espejos cóncavos - Formación de imágenes - Rayos principales
-
- Incide en el vértice V y se refleja formando ángulos iguales respecto al eje óptico.
-
- Incide paralelo al eje, luego del reflejo pasa por el foco, o su prolongación.
-
- Se propaga en dirección de un radio, interseca la superficie en el centro de curvatura C, con la dirección normal y se refleja sobre su mismo trayectoria original.
-
- Pasa por un punto focal F y se refleja paralelamente al eje.
Espejos esféricos-Caminos recíprocos
- Rayos incidentes siguen los mismos caminos al reflejarse y retroceder.
Espejos convexos - Formación de imágenes - Rayos principales
-
- Incide en el vértice V y se refleja formando ángulos iguales respecto al eje óptico.
-
- Incide paralelo al eje, después de reflejarse, pasa por el foco, o su prolongación.
-
- Se propaga en dirección de un radio (pasa por el centro de curvatura C), interseca la superficie coincidiendo con la dirección normal y se refleja sobre su misma trayectoria original.
-
- Avanza hacia el punto focal F y se refleja paralelamente al eje.
Espejos
- Estudia la formación de imágenes considerando:
- Objetos extensos.
- Determinar las posiciones y tamaño del objeto e imagen.
- Caracterizar la naturaleza de la imagen (virtual o real).
Ecuación general de los espejos esféricos
- 1/f = 1/s + 1/s'
- m = y'/y = -s'/s
Lentes delgadas
- Sistema óptico con dos superficies refractivas.
- Se desprecia el espesor de la lente.
- Material transparente (ej. vidrio).
Lentes esféricas
- Poseen caras cóncavas o convexas.
- Una cara puede ser plana.
- Biconvexa
- Plano-convexa
- Convexo-cóncava
- Bicóncava
- Plano-cóncava
- Convexo-cóncava
Propiedades de las lentes
- Lentes convergentes: parte central más gruesa que los bordes.
- Lentes divergentes: parte central más delgada que los bordes.
Lentes esféricas convergentes - Imagen de un objeto extenso - Rayos principales
-
- Rayo paralelo al eje óptico, refractado por el foco (o prolongación de dicho foco)
-
- Rayo que pasa por el centro óptico, no se desvía.
-
- Rayo que pasa por el foco, refractado paralelo al eje óptico.
Lentes esféricas divergentes - Imagen de un objeto extenso - Rayos principales
-
- Rayo paralelo al eje óptico, refractado como si viniera del foco (o prolongación del foco)
-
- Rayo que pasa por el centro óptico, no se desvía.
-
- Rayo dirigido hacia el foco, refractado paralelo al eje óptico.
Convención de signos
- Las longitudes que se miden por encima del eje principal son positivas y negativas, respectivamente.
- La distancia objeto (s) es positiva para el lado de la fuente.
- La distancia imagen (s') es positiva cuando la imagen se forma en la intersección de los rayos reales, y negativa cuando se forma en la prolongación de los rayos.
Aumento
- El cociente (y'/y) es el aumento.
- m = y'/y = -s'/s
Formación de imágenes reales - Lentes convergentes
- Las distancias objeto e imagen son positivas.
- La imagen es real porque está en la intersección de los rayos.
- En este caso, la imagen está invertida y el aumento es negativo.
Formación de imagen virtual
- La imagen es virtual cuando se encuentra en la intersección de las prolongaciones de los rayos desviados.
- La distancia objeto es positiva y la distancia imagen es negativa.
- El aumento es positivo (imagen no invertida respecto del objeto).
Formación de imágenes. Lentes divergentes
- La imagen es virtual porque está en la intersección de la prolongación de rayos desviados.
- La distancia imagen es negativa; el aumento es positivo, no invertida respecto del objeto.
Ecuación de Newton
- xx' = f²
Ecuación de Gauss
- 1/f = 1/s + 1/s'
Video Resolución de Problemas de Óptica Geométrica
- Inga. Martínez.
- https://youtu.be/Pzzb44ODfkY
- Canal Físicamente
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Description
Este cuestionario abarca conceptos fundamentales de la óptica geométrica, incluyendo la propagación de la luz, las leyes de reflexión y refracción, y los dispositivos ópticos. Explora aplicaciones prácticas como telescopios, microscopios y láseres. Ideal para estudiantes de física y educación en ciencias.