Naturaleza y Propagación de la Luz.

Naturaleza de la luz
1. 1642-1727
  1. Los científicos pensaban que la luz consistía en corrientes de partículas (llamadas corpúsculos) emitidas por las fuentes luminosas.
2. 1873
  1. James Clerk Maxwell predijo la existencia de ondas electromagnéticas y calculó su rapidez de propagación.
3. 1887
  1. Heinrich Hertz, demostró que la luz es una onda electromagnética.
4. Personalidades de la luz
  1. Radiación Termica
    1. Todos los cuerpos emiten radiación electromagnética como resultado del movimiento térmico de sus moléculas
  2. Toda la materia al estar a temperatura suficiente emite luz visible para ser luminosa por sí misma, cuando esto ocurre parece estar al "rojo vivo"
  3. Láser
    1. Se usan en:
      1. medicina para hacer microcirugía
      2. en reproductores de discos compactos
      3. Computadoras
        para leer la información codificada en un disco compacto
5. la rapidez de la luz en el vacío es
6. Ondas, frentes de onda y rayos
  1. Frente de onda
    1. Se define como:
      1. El lugar geométrico de todos los puntos adyacentes en los cuales la fase de vibración de una cantidad física asociada con la onda es la misma.
        Ejemplo:
        Cuando se arroja una piedra en un estanque tranquilo, los círculos de expansión formados por las crestas de onda.
        c
  2. Rayos
    1. Se utilizaron para describir la luz mucho tiempo.
      1. teoría corpuscular de la luz
        los rayos son las trayectorias de las partículas
      2. Teoria ondulatoria de la luz
        un rayo es una línea imaginaria a lo largo de la dirección de propagación de la onda.
Reflexion y Refraccion
1. Refraccion
  1. Es el cambio de dirección y de velocidad que experimenta un onda cuando pasa de un medio a otro medio en el que puede propagarse.
  2. Indice de refraccion
    1. 1. C: V. luz en el vacio
      2. : V. luz en el material
    2. El índice de refracción no sólo depende de la sustancia, sino también de la longitud de onda de la luz
      1. Tabla de indice de refracción con luz amarilla
      2. Longitud de onda de la luz tambien llamada dispersion
        Es la dependencia de la rapidez de onda y del índice de refracción con respecto a la longitud de onda.
2. Reflexion
  1. Especular
    1. El cambio de dirección que experimenta una onda cuando choca contra una superficie lisa y pulimentada sin cambiar de medio de propagación.
  2. Difusa
    1. Es cuando la reflexión se produce sobre una superficie rugosa, la onda se refleja en todas direcciones
      1. Ambas clases de reflexión ocurren con materiales transparentes o con materiales opacos que no transmiten la luz, como ropa, plantas, personas, etc.
  3. Reflexión Interna Total.
    1. Es cuando toda la luz se puede reflejar en la interfaz, sin que se transmita nada de ella, aun si el segundo material es transparente.
      2. Angulo Critico
        Es el ángulo de incidencia para el cual el rayo refractado emerge en forma tangencial a la superficie.
        Se denota:
        Angulo critico para la reflexion interna total
      3. Sólo ocurre cuando un rayo incide sobre la interfaz con un segundo material cuyo índice de refracción es menor que el del material por el que viaja el rayo.
    2. Aplicaciones de la reflexión interna total
      1. Fibra optica.
3. Leyes:
  2. Ley de Reflexion
    1. 1. Las ecuaciones indican
        Un rayo que entra a un material con mayor índice de refracción se desvía hacia la normal
        Un rayo que entra a un material con menor índice de refracción se desvía alejándose de la normal.
        Un rayo orientado a lo largo de la normal no se desvía, sin importar cuáles sean los materiales.
  3. Ley de snell
4. Aspectos ondulatorios de la luz
  1. La frecuencia f de la onda no cambia cuando pasa de un material a otro.
  2. La longitud de onda l de la onda, en general, es diferente en distintos materiales
    1. Longitud de onda de la luz en un material
Principio de Huygens
1. Es un método geométrico para encontrar, a partir de la forma conocida de un frente de onda en un instante determinado, la forma que tiene ese frente de onda cierto tiempo después.
2. Huygens supuso que todo punto de un frente de onda puede considerarse la fuente de ondas secundarias que se dispersan en todas direcciones con rapidez igual a la rapidez de la propagación de la onda original
3. Principio de Huygens por Reflexion
4. Principio de Huygens por Refraccion
  1. Cuando la superficie del pavimento o la arena del desierto se calientan mucho por la acción de los rayos solares, cerca de la superficie se forma una capa de aire caliente, menos densa y de menor n.
    1. (n) indice de refraccion de un material
Polarizacion
1. Las ondas luminosas no suelen estar polarizadas, de forma que la vibración electromagnética se produce en todos los planos. La luz que vibra en un solo plano se llama luz polarizada
  2. Polarizacion por Reflexion
    1. Malus descubrió en 1808 que si hacemos incidir una luz sobre una superficie pulimentada de vidrio con un ángulo de incidencia i de 57º aproximadamente, la luz reflejada está polarizada, siendo el plano de vibración perpendicular al plano de incidencia de los rayos
    2. Más tarde Brewster descubrió que si el rayo reflejado y el refractado forman entre si un ángulo de 90º, el ángulo de incidencia es precisamente el ángulo de polarización.
  3. Polarizacion Cirular
    1. La polarización circular de una onda electromagnética es una polarización en la que el campo eléctrico de la onda de paso no cambia la fuerza, sino sólo de dirección de una manera rotativa.
  4. El fenómeno de la polarización surge como consecuencia del hecho de que la luz se comporta como una onda transversal de dos dimensiones.

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