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| Frage | Antworten |
| Menciona algunos fenómenos ópticos naturales | Sombreado, cámara oscura, imagen retinal |
| ¿Qué ocurriría si la luz se moviera de forma ondulatoria? | Que la iluminación sería homogénea |
| ¿Qué dos tipos de luz hay según la fuente (o iluminante)? | puntual (día soleado) difusa (día nublado) |
| ¿Qué dice el modelo de Kepler sobre la luz? | Que viaja en líneas rectas: divergentes desde un punto. Para entender el comportamiento óptico, se debe entender que cuando la luz parte de un punto lo hace en todas las direcciones posibles e interacciona con los objetos. Además, cambia u trayectoria en contacto con objetos: tres tipos de transformaciones (reflexión, transmisión y absorción). Cuando recoges la luz, ha pasado por la fuente y ha pasado por diferentes medios en los que ha sufrido esas transformaciones. |
| ¿Por qué se sabe que la luz en nuestro medio se comporta de forma rectilínea? | Porque existe el sombreado, un objeto que absorbe la luz no la deja pasar. Si tenemos una fuente puntual de luz que ilumina un objeto colocado a una cierta distancia, se produce una sombra ampliada que reproduce la silueta del objeto. Si el mismo objeto es iluminado por dos fuentes puntuales de luz, algunas partes de la sombra seguirán sin ser iluminadas por ningún rayo de luz: es la umbra, donde la falta de luz es más fuerte. Otras partes serán iluminadas por una sola luz (penumbra), y otras por ambas luces simultáneamente. Ese comportamiento permite la detección de la dirección de la luz. |
| ¿Qué funciona la cámara obscura? | Se realiza una pequeña abertura circular en la cámara, de las dimensiones de la cabeza de un alfiler. Si delante de la apertura se coloca una figura iluminada sobre fondo negro, se ve que en la pared de la cámara oscura se proyecta la imagen invertida del objeto |
| ¿Qué es lo que ocurriría con un sistema lo suficientemente pequeño como para que pase 1 sola trayectoria de la liz? | Que solo se vería reflejado en un determinado punto. La luz se comporta de manera rectilínea. Si hay un agujero lo suficientemente pequeño, sé que solo una trayectoria de luz puede pasar en determinada dirección. Un mismo punto del exterior solo puede pasar por un punto del interior. Eso es un mecanismo de cámara obscura: si tenemos un agujero de aguja, tenemos una proyección perfecta de lo que hay fuera. Todos los rayos de luz provenientes del mismo punto de la imagen externa convergen en el mismo punto de la pantalla en el fondo de la cámara obscura. |
| ¿Por qué no tenemos dos agujeros y tenemos dos ojos? | El problema del mecanismo de cámara obscura es que es eficiente si se mantienen las condiciones de iluminación; pero, si se hiciera de noche, dentro habría muy poca luz. |
| ¿Cuál es la semejanza de la retina respecto de la cámara oscura? | El mecanismo de imágenes en la retina es un proceso muy semejante al de la cámara oscura. Las imágenes ópticas se forman en el fondo del ojo después de pasar por una pequeña apertura (la pupila) con la misma inversión resultante. Solo aquellos haces de luz que apuntan rectilíneamente a la pupila podrán penetrar en el globo ocular y proyectarse sobre la retina. Nosotros tenemos que adaptarnos a condiciones escotópicas / fototópicas (de día / de noche: mucha cantidad de luz o poca). Con mucha cantidad de luz, la cámara obscura funciona, pero cuando hay poca cantidad se necesita más luz. |
| ¿Qué ocurriría si aumentaramos el tamaño del agujero de la cámara oscura para facilitar que entre más luz y solucionar ese problema? | La imagen se vería borrosa, se perdería la proyección porque de un solo punto del exterior podrías encontrar varias proyecciones diferentes. Un punto exterior correspondería a varios dentro. La luz proveniente del mismo punto del objeto atraviesa la abertura por diferentes trayectorias. |
| ¿Cuál es la solución del ojo humano al problema de la nitidez cuando la pupila es más grande? | nosotros hemos desarrollado una lente refractiva que convierte los haces de luz. El cristalino refracta de nuevo los haces de luz de un solo punto. En lugar de dejar muy poca entrada de luz, podemos adaptarnos a las condiciones de luz abriendo o cerrando, pero luego el cristalino lo refracta y corrige |
| ¿Cuál es el problema inverso? | con un solo mecanismo óptico, las proyecciones son en plano, bidimensionales. Una persona proyecta una representación en el ojo, pero para un objeto que estuviera a más distancia con la misma forma, su proyección sería la misma. Los mecanismos ópticos no pueden detectar distancia. Esto ocurriría si solo tuviéramos la imagen proyectada. |
| ¿Cómo se solucionó el problema inverso? | El proceso de recuperar con precisión las imágenes reales a que corresponde la imagen bidimensional retiniana no es fácil, porque a una sola imagen retinal le pueden corresponder infinitas proyecciones externas colocadas a distinta distancia. El sistema visual deberá resolver ciertos problemas que le permitirán realizar inferencias sobre la imagen real a que corresponde la imagen retiniana. En el curso de la evolución hubo sistemas que empezaron a ser fotosensibles: detectores de luz en la superficie de la piel. El problema es que, como cualquier trayectoria de luz llega hasta ella, no se puede saber el origen. Se solucionó por involuciones de la piel: si llega luz de diferentes sentidos, al replegar la piel hacia dentro y poniendo dentro los detectores de luz (células fotosensibles), consigo ser específico. Además, ese detector de la luz es pequeño, móvil y tiene una lente refractiva, con lo que la precisión es total. Tener un nicho visual es una ventaja biológica clara. |
| ¿Hay un solo mecanismo evolutivo que resuelva el problema inverso? | No, Hay diferentes mecanismos evolutivos: las moscas tienen muchos ojos, por ejemplo. Pero todos los tipos de ojos aprovechan una propiedad óptica. Es un mecanismo evolutivo que permite utilizar la información del medio. |
| ¿Son la reflexión, la refracción y la absorvión excluyentes entre sí? | No, normalmente, un objeto refracta parte de la luz, absorbe parte y refleja parte. |
| ¿En qué consiste la reflexión? ¿Por qué rey se rige esto? Enunciala | La luz sufre un cambio de medio tan fuerte que rebota, no es capaz de atravesar el medio. Se rige por la ley de reflexión: El ángulo de la luz incidente respecto a la normal es igual al ángulo de la luz reflejada respecto a la normal. La normal no es el plano, sino la perpendicular en el punto en el que incide la luz. |
| ¿Cómo funcionan los espejos/la reflexión especular? | Los espejos reflejan la luz que, a su vez, ha sido reflejada antes en otro objeto. Cuando esta luz es recogida por el sistema visual, el objeto se ve en el espejo. Los espejos se hacen de plata (con un grosor mínimo) porque refleja todo el espectro visible. Antes se hacían en cobre, pero el cobre no refleja todas las longitudes de onda, solo refleja las partes altas del espectro. Para que no se oxide, a la plata se le pone un cristal delante, que permite la transmisión de la luz con una reflexión mínima. |
| ¿Cómo funciona un espejo espía? | la capa de plata está por debajo del grosor mínimo (espejo de “plateado reducido”), por lo que los haces de luz pueden atravesarla. El espejo refleja parte de la luz, por lo que sigue reflejando las imágenes como un espejo apenas distinguible de los normales; pero también transmite la luz en ambas direcciones. Si se coloca entre dos cámaras, una oscura y otra fuertemente iluminada, la persona situada en la cámara oscura (al carecer de luz incidente) no se verá reflejada en el espejo ni pasará luz a través de él a la otra cámara; sin embargo, podrá ver la cámara luminosa, ya que esta proyecta intensa luz a través del espejo. En cambio la persona situada en la cámara luminosa se verá reflejada en el espejo, pero no verá nada a a través de él porque no hay luz en la otra cámara. |
| Describe lo que ocurre en esta imagen | La fuente de luz, se refleja sobre la pareja y luego sobre el espejo, pero una pequeña parte cruza el espejo. La otra habitación es oscura, por lo que las personas no ven lo que hay detrás. La luz que vuelve hacia el lado claro desde la cámara oscura es muy poca. Pero si ese hombre se acerca al borde del espejo, la poca luz que se refleja en él podrá atravesar el espejo y se le descubriría. También se descubriría si se enciende la habitación a oscuras. |
| ¿Hacia donde irá la luz que viene de la izquierda de la normal si es reflejada en un espejo? ¿De qué depende la normal? | Toda la luz que viene desde la izquierda respecto a la normal, irá hacia la derecha. La normal depende del cambio de medio |
| ¿Qué es la reflexión difusa? ¿Cómo funciona? | Das las luces del coche y ves, porque rebota en todas las direcciones: las normales del asfalto van en muchas direcciones, la superficie no es completamente lisa. A nivel microscópico, se observa que la superficie es ligeramente rugosa. La reflexión difusa nos permite ver los objetos. La luz se refleja en todas direcciones como efecto de la rugosidad de la superficie. Cuando los faros del coche lanzan destellos sobre la rugosa superficie del asfalto, gran parte de la luz se dispersa en todas direcciones, pero una pequeña parte se refleja hacia atrás y el conductor ve la carretera. En cambio, en un día lluvioso la capa de agua sobre el asfalto anula la reflexión difusa y refleja preferentemente la luz hacia delante: la mayor parte de la luz no vuelve hacia atrás y es difícil ver la carretera. Solamente los satinados (superficies totalmente lisas) harán que la luz se refleje solo respecto a 1 normal. |
| ¿QUé ocurre con la luz si hay un cambio de medio? ¿Cómo se llama este fenómeno? | Si hay un cambio de medio, la luz sufre un cambio de dirección. La refracción es el cambio de trayectoriade la luz cuando pasa de un medio a otro. |
| ¿Cuál es la explicación física de la refracción? | La explicación física es una consecuencia del cambio de velocidad de un medio a otro y de la inclinación delos rayos de luz incidentes. Se produce cuando la luz pasa de un medio a otro de diferente densidad: cambian la velocidad y la longitud de onda. Cuanto más denso es el medio, más despacio va la luz. Como mínimo el índice de refracción puede ser 1 (la velocidad de la luz en el vacío es el máximo), por lo que en cualquier medio que no sea el vacío, será mayor. Cuanto más denso sea el medio, la velocidad será menor y el índice tendrá mas valor. En un medio, la velocidad de la luz es una determinada y hay una distancia entre las ondas. Si la velocidad es menor, las ondas se compactan (van más despacio). La luz se frena porque le cuesta entrar en el medio. Lleva una velocidad, en el cambio de medio se contrae y las mismas ondas cambiarán de dirección. Depende del índice de refracción. |
| ¿Cómo actúa la luz cuando hay un cambio de medio? (Cálculos físicos) | Se calcula a partir del seno. Genéricamente, para nosotros: La luz que pasa de un medio menos denso a uno más denso se inclina acercándose a la normal. La luz que pasa de un medio más denso a uno menos denso se inclina separándose de la normal. El cambio se rige por la ley de Snell (sen(i)1/sen(r)2 = n1,2) |
| ¿Qué es el índice de refracción? | El cálculo del cambio de dirección que tendría respecto a la luz en el vacío. El cambio de dirección depende de la densidad de esos medios. n= c/v n= índice de refracción c= velocidad de la luz en el vacío v= velocidad de la luz en un medio normal |
| ¿Qué es la dispersión? | Es la refracción diferencial de las distintas longitudes de onda. Es decir, el índice de refracción de una sustancia depende de la frecuencia de la luz que lo atraviesa (o de la longitud de onda, pues son inversas). La luz blanca es una combinación de todas las longitudes de onda que abarca el espectro visible. Para cada una de esas longitudes el cristal (por ejemplo) tendrá un diferente índice de refracción, por lo que cada longitud sufrirá un diferente cambio en la dirección. El mayor índice de refracción será para el azul y el menor, para el rojo. |
| ¿Por qué es azul el cielo? | El cielo es azul: la luz solar viene con todas las longitudes de onda y el cielo debería ser blanco, pero al llegar a la atmósfera se separa y se refracta. Viene longitud de onda azul de todas partes. Las que menos cambian de dirección son los amarillos y los rojos. No se ven las frecuencias entre medias, porque ves el color de la cantidad dominante de longitudes de onda. |
| ¿Qué es la reflexión interna total? (no entra) | Debido al fenómeno de refracción. Imaginemos que la luz pasa de un medio más denso a uno menos denso (ejemplo: desde el agua al aire). La luz que pasa hacia fuera cambiará de dirección separándose de la normal. Si aumenta el ángulo de incidencia habrá un momento en el que no conseguirá salir y se reflejará internamente dentro del agua. Por eso hay veces que te puedes ver en la superficie del agua. Cada sustancia posee un determinado ángulo crítico más allá del cual la luz no sale al exterior, sino que se refleja internamente en su totalidad. |
| La reflexión y la refracción generan ilusiones ópticas, pon dos ejemplso | Visión de objetos sumergidos en el agua desde el exterior La luz que se refleja en el pez, al salir al aire, se aleja de la normal a la superficie del agua. Siguiendo la dirección en que la luz llega al sistema visual una vez en el aire, el sujeto ve el pez donde no está. Si se sumerge la estaca para pincharlo, esta producirá la impresión de doblarse hacia arriba. Viendo el pez y la estaca donde no están, el pescador podría errar debido a la confusión creada por las imágenes virtuales producidas por la retractación. Visión múltiple Se produce al mirar un pequeño objeto a través de un cristal que en la parte inferior tenga varias caras talladas. En la dirección perpendicular a la normal, el sujeto verá el objeto real, pero al lado verá reproducida la imagen tantas veces como caras tenga el cristal. Por el mismo efecto de refracción recipientes de cristal muy grueso llenos de líquido coloreado producen la impresión de ser de cristal finísimo y de tener mucho más contenido. |
| ¿Qué fenómeno es necesario para explicar las lentes? | refracción |
| ¿Cómo calcular el funcionamiento de un espejo si tiene curvatura? | La lógica de un espejo plano: llega la luz, dibujo la normal y aplico la ley de reflexión, pues los espejos producen una reflexión de la luz. Cuando un espejo es cóncavo o convexo, el proceso es algo diferente. Un espejo no deja pasar la luz. Cuando dibujamos un espejo con curvatura, se dibuja plana la parte que no recibe luz. La forma del espejo determina la trayectoria de la luz. |
| Un espejo cóncavo es convergente o divergente? | Es convergente |
| ¿Un espejo convexo es convergente o divergente? | Es divergente |
| Asumimos que la curvatura de un espejo no es uniforme en todas sus partes v o f | f Curvatura uniforme: se supone que pertenece a una circunferencia, por lo que el grado de curvatura es el mismo en toda la superficie. |
| ¿Desde donde parte la recta que se traza hasta el centro del espejo para analizar como refleja la luz? | Desde el centro de la circunferencia a la que pertenece esa curva. |
| ¿Cuál es la normal en un espejo cóncavo si la curvatura es uniforme? | En una superficie con curvatura uniforme, la normal es el radio de la circunferencia que formaría si estuviera completa, porque la circunferencia está compuesta por infinitas tangentes y la perpendicular a la tangente es el radio. El ángulo incidente respeto a la normal debe ser igual que el ángulo reflejado. |
| ¿Qué hay que hacer para formar la imagen resultante en un espejo cóncavo y encontrar el punto focal? | se dibujan 3 rectas desde un punto del objeto hasta el espejo: Paralela a la línea media. Su reflexión corta a la línea media por el punto focal. Recta que atraviesa el centro de la esfera. Su reflexión, por tanto, seguirá la misma trayectoria. Recta que pase por el punto focal. La reflexión de este rayo se junta con las otras dos en un punto: la imagen virtual dada por las intersecciones de los tres rayos. Cualquier paralela a la línea media que tire, calculo la normal y hago la reflexión, todas coinciden en un punto: punto focal. https://www.youtube.com/watch?v=TAOnBigQjFY |
| ¿Qué ocurre con la distancia focal cuanto más curvo sea el espejo? | Que la distancia focal aumenta |
| ¿Por qué se considera una imagen real la que genera un espejo cóncavo? | La imagen resultante está formada por la reflexión en el espejo de los mismos rayos y no de su prolongación, por lo que es una imagen real. |
| ¿Qué ocurre cuando un objeto se acerca mucho a un espejo cóncavo? | Cuando el objeto se acerca mucho a un espejo cóncavo ligeramente esférico, sucede que el punto focal cae detrás del objeto y la imagen que se observa aparece agrandada y con una deformación mínima. Este tipo de espejos, por tanto, se utilizan frecuentemente para el aseo personal. |
| La normal en un espejo convexo ya no es el radio v o f | f, lo sigue siendo |
| El ángulo de la luz incidente es igual al ángulo de luz reflejada cuando el radio es pequeño v o f | f siempre es así da igual el tamaño del radio |
| ¿Cómo se calcula el punto focal en los espejos convexos? | Para calcular el punto focal, como los haces de luz que se reflejan no se tocan nunca, se proyectan los haces reflejados hacia dentro, siguiendo los mismos pasos que en el caso del espejo cóncavo. Esta es una lente divergente. |
| En los espejos convexos te ves más grande v o f | v |
| Las lentes convexas producen la convergencia de la luz v o f | v |
| ¿Cómo es el comportamiento con la luz de las lentes convexas? | primero se hace la línea media, conectando las 2 circunferencias con una recta. Imagino que tiro 2 haces de luz paralelos a la línea media desde un lado de la lente. Al cambiar de medio, la normal es el radio de la circunferencia a la que pertenece la curva. (Ley de Snell: la luz que pasa de un medio menos denso a uno más denso se acerca a la normal). Sigue la trayectoria y alcanza el cambio de medio al otro lado, en la otra curva. En ese caso, la normal es el radio de la otra circunferencia. Como pasa de un medio más denso a uno menos denso, se aleja de la normal. El resultado es que se inclina todavía más, como se observa en la imagen. Esta lente es convexa. Con la luz incidente, hace que los haces de luz coincidan en un mismo punto. Ese punto es la distancia focal del segundo punto focal. Una lente convexa es convergente. El primer punto focal está constituido por el punto del eje desde el que, proyectando dos haces de luz hasta la lente, después de que se produzca la refracción discurren en paralelo. |
| ¿A qué nos referimos con mecanismo variable en las lentes? | Mecanismo variable: el iris hace que se reduzca o se agrande el tamaño de la pupila para regular la entrada de luz. Hay una lente de tejido conectivo. |
| ¿Qué ocurrirá dependiendo de la curvatura de la lente? | Dependiendo de la curvatura de la lente, habrá diferentes distancias focales. Más curvatura: menos distancia focal. Es decir, a mayor capacidad refractaria de la lente, menor longitud focal. Menos curvatura: más distancia focal. |
| ¿Qué son las lentillas? | son lentes con curvatura convexa solo por un lado. |
| ¿Qué es el astigmatismo? | El astigmatismo es un cambio en la curvatura. Solo tienes problemas de miopía o hipermetropía en partes del campo visual. |
| ¿LAs lentes cóncavas producen la convergencia o la divergencia de los raoos de luz? | La divergencia |
| ¿Cómo funcionan las lentes cóncavas= | Se hacen las 2 circunferencias, se saca su radio (normal). Al tirar los haces paralelos, hay un cambio de medio. Al pasar a medio más denso, se acercan a la normal. Al cambiar de nuevo de medio, al ser menos denso se separan de la normal. Ambas refracciones son divergentes. Los haces de luz no se juntarán en ningún punto, por eso se proyectan en dirección contraria para encontrar la distancia focal del segundo punto focal. Para encontrar el primer punto focal, habría que encontrar los dos rayos de luz que, tras pasar por la lente, salgan paralelos. Su proyección sobre la línea media daría lugar a ese primer punto focal. |
| ¿Qué tipo de lentes usan la mayoría de los animales? | Los ojos de muchos animales utilizan lentes convexas para producir una imagen del objeto dentro del ojo (convergencia). |
| ¿Cuál es la unidad de medida de la distancia focal? | La distancia focal se mide en dioptrías, que son 1/f (distancia focal) en metros. Es el inverso de la distancia focal. Si la distancia focal es 1 metro, se tiene 1 dioptría. Una lente con distancia focal de 2 metros tiene 0,5 dioptrías. Es decir, a mayor distancia focal, hay menos dioptrías. Nosotros calculamos las dioptrías de manera que cuando nos acercamos al ojo, su distancia focal es poca, con lo que hay muchas dioptrías. Pero las dioptrías de óptico para gafas son diferenciales respecto a las que se debería tener realmente. Si la lente del cristalino debería tener 18 dioptrías de tamaño real, si te dicen que tienes 1 dioptría es que tienes una más de la que deberías tener. |
| A mayor distancia foca menos dioptrías v o f | v |
| ¿Cuál es el papel del epitelio pigmentado en el ojo? | El epitelio pigmentado absorbe toda la luz. Lo único que pretende es que la luz que entra no rebote dentro, que solo haya 1 trayectoria. |
| ¿Quién se encarga de la mayor parte de la capacidad refractiva del ojo? ¿QUién se encarga de modularla? | La córnea (70%) EL cristalino |
| ¿Qué ocurre en el ojo cuando quiero enfocar algo cercano? | Cuando quiero ver algo cercano, aumento la curvatura para que tenga más capacidad de convergencia y consiga enfocarlo. La córnea no puede adaptar el grado de refracción, por lo que es el cristalino quien puede cambiar su poder refractivo dependiendo de la distancia del objeto. |
| ¿Qué dice el modelo de Kepler? | Modelo de Kepler: un punto de luz emite luz a diferentes partes del ojo, y la lente se encarga de dejarlos en la misma posición. Pero si el punto está cercano, hará que los haces se abran más y que el ojo no consiga enfocarlos bien. Lo que se debe hacer es aumentar la curvatura de la lente. Hay que ir cambiando la curvatura del cristalino para estirar la lente. Hay veces que la propia forma del ojo no permite corregirlo: miopía, por mucho que cambies la curvatura no consigues enfocar. En hipermetropía, lo contrario: ojo demasiado achatado. |
| ¿Es la retina una superficie uniforme? ¿QUé otro nombre recibe esta característica? | La retina no es una superficie uniforme Inhomogeneidad de la retina |
| ¿Cómo afecta que la superficie de la retina no sea homogénea? | Los receptores de la retina están distribuidos de forma diferente. La retina no tiene la misma cantidad de receptores ni del mismo tipo a lo largo de la retina. Eso hace que tengamos muchas variaciones. Perdemos la capacidad de ver colores en la parte de los laterales, y toda la precisión. Esto viene de que las capas de la retina no son homogéneas. Con mucha luz, se activan los conos y la agudeza está en el centro. En la periferia se ve peor y menos color. La agudeza visual es mayor en punto en que fijamos la mirada. Por la noche, no tengo color. Los fotorreceptores de color están en el centro, pero los conos no se activan por la noche y hay una especie de mancha. Necesitan más energía para activarse. Por eso, es la periferia la que ve, en blanco y negro y con peor resolución. |
| ¿Qué anomalías puede haber en el ojo? ¿Cómo se corrigen? | MIopía--> Ojo más elongado de lo normal. Llegan los haces de luz y convergen antes de la retina. Al no proyectar sobre la superficie de la retina, ves borroso. Para corregir el efecto de la miopía, las gafas: colocas una lente cóncava divergente que coge los haces paralelos y los abre un poco hasta que llegan al cristalino, con lo que convergen en el lugar adecuado. Hipermetropía--> En este caso, el ojo está demasiado achatado |
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