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Refracción
de la Luz
Prof. .Pamela Cordero V
Actividad experimental
¿Qué es la refracción de la luz?
oCambio de velocidad:
n=C
Vm
on : índice de refracción
oC : velocidad de la luz en el vacío
o Vm: velocidad de la luz en el medio
Medio
Índice de
refracción
Velocidad de la luz
(m/s)
Aire
1,00029
2,9 · 108
Agua
1,33
2,25 · 108
Alcohol Etílico
1,36
2,2 · 108
Aceite
1,5
2 · 108
Vidrio
(dependiendo del
tipo)
1,45 a 1,7
2 a 1,8 · 108
Diamante
2,42
1,2 · 108
Ejercicio de aplicación
¿Cuál es la velocidad de la luz en el
agua?
n = C = 3 · 108 (m/s) = 2,3 · 108 (m/s)
Vm
1,33
Si C es la máxima velocidad, la velocidad
en el agua será:
Vagua: 100% = 75
1,33
oLa velocidad de la luz en el agua se
reduce un 25 % respecto a su valor en el
vacío.
oCambio en la dirección de propagación
Rayo de luz refractado al
pasar del aire al agua.
θ1, es el ángulo de
incidencia y θ2 es el
ángulo de refracción.
LEY DE LA REFRACCIÓN
θ1 = ángulo de incidencia
θr = ángulo de refracción.
Refracción en un prisma
de caras paralelas y planas.
PRISMA DE CARAS PARALELAS
Prisma Triangular
Un prisma curvado
Una lente convergente
Debido a la refracción
atmosférica, cuando el
Sol está cerca del
horizonte, parece que
está más alto en el
cielo
La forma del Sol se distorsiona debido a la refracción
diferencial.
UN ESPEJISMO
Los aparentes charcos en la
carretera no son reflexión
del cielo en el agua, sino
más bien refracción de la luz
procedente del cielo a través
del aire mas caliente y menos
denso cercano a la superficie
del pavimento.
La luz precedente del cielo
incrementa su rapidez en el aire
cerca del asfalto, porque el aire
es más caliente y menos denso
que el que está arriba.
Cuando la luz roza la superficie
y se desvía hacia arriba,
el observador ve un espejismo.
CAUSA DE LA REFRACCIÓN
Una analogía con la refracción de una banda
marchando desde un terreno seco a uno con
barro.
La dirección de las
ondas luminosas
cambia cuando una
parte de cada una va
más lento que la otra
parte.
Una explicación ondulatoria de un espejismo.
Los frentes de onda de la luz se
propagan con más rapidez en el aire
caliente cerca del suelo y se curvan
hacia arriba.
Debido a la
refracción, un
objeto sumergido
parece estar más
cerca de la
superficie que lo
que realmente
está.
Reflexión interna total para tres rayos de luz
producidos en el agua.
 La luz emitida dentro del agua
se refracta en parte y se refleja
en parte en la superficie.
 Las líneas interrumpidas muestran la dirección de la luz y
la longitud de las flechas indica las proporciones de la luz
refractada y la reflejada.
 Más allá del ángulo crítico, el haz se refleja totalmente
hacia el agua (reflexión interna total).
El prisma cambia la dirección del rayo de luz
REFLEXIÓN
INTERNA
TOTAL DE
UN PRISMA
a) en 90º
b) en 180º
c) no la cambia
Observe que en todos los casos, la
orientación de la imagen es distinto de la
orientación del objeto
Reflexión interna
total en un par de
prismas
Trayectorias de la
luz en un
diamante.
Prismáticos, o
binoculares de prisma.
 a) Reflexión interna total en una
fibra óptica
 b) Cuando incide la luz en el extremo
de un cilindro de material transparente
de tal modo que el ángulo interno de
incidencia es mayor que el ángulo crítico
del material, la luz sufre la reflexión
interna total, a todo lo largo del tubo de
luz.
 c) también se transmite la luz a lo
largo de tubos de luz curvos, por
reflexión interna total.
 c) Al disminuir el diámetro de la
varilla o fibra, aumenta la cantidad
de reflexiones por unidad de
longitud.
LENTES
Una lente se puede considerar como un
conjunto de bloques y de prismas.
Una lente convergente
Una lente divergente.
Los frentes de onda se propagan con más
lentitud en el vidrio que en el aire.
Las ondas se
retardan más en
el centro de la
lente, y resulta la
convergencia.
Las ondas se
retardan más en
las orillas, y se
produce la
divergencia.
LENTES CONVERGENTES Y
DIVERGENTES
 Las formas de las lentes
varían mucho, y
normalmente se clasifican
acomo convergentes
y divergentes.
 En general, una lente es
más gruesa en su centro
que en la periferia, y una
lente divergente es más
delgada en su centro
que en su periferia.
Rayos de luz paralelos
incidiendo en una lente
biconvexa converge en
el foco F
bicóncava convergen las
prolongaciones en el foco F.
FORMACIÓN DE IMAGEN POR
UNA LENTE
Propiedades principales de una lente
convergente.
Las figuras móviles de zonas claras y oscuras en el fondo del
estanque son el resultado de la superficie dispareja del agua, que se
comporta como una cubierta de lentes ondulantes. De igual modo
que vemos el fondo de la piscina variando de brillo, un pez que viera
hacia arriba, hacia el Sol, también vería que cambia el brillo. Como en
la atmósfera hay irregularidades análogas, vemos que las estrellas
titilan.
Formación de la imagen.
IMAGEN VIRTUAL
Cuando un objeto
está cerca de una
lente convergente
(más cerca que su
foco en f), la lente
funciona como lupa
y produce una
imagen virtual. La
imagen se ve más
grande y más alejada
de la lente que el
objeto.
IMAGEN REAL O INVERTIDA
Cuando un objeto está lejos de una lente
convergente (más allá de su foco), se
forma una imagen real e invertida.
Una lente divergente forma una imagen
virtual y derecha de Jaimito y su gato.
divergente
Trazado de los rayos
en una lente
convergente
imagen real
imagen virtual
Trazado de rayos para dos situaciones
diferente.
El ojo humano
y su semejanza
con la
cámara
fotográfica.
Experimento del punto ciego. Cierra el ojo
izquierdo y ve el punto con el ojo derecho.
Ajusta la distancia, y determina el punto
ciego que borra la X. Cambia el ojo y ve a la
X, y el punto desaparece. ¿Completa el
cerebro colocando las líneas cruzadas
donde estaba el punto ?
Fotomicrografía amplificada de los bastones y
los conos en el ojo humano.
En la periferia de la
visión sólo puedes
ver un objeto si se
está moviendo; no
puedes ver en
absoluto su color.
Los dos
rectángulos
tienen igual
brillo. Cubre la frontera
entre ellos con un lápiz
y compruébalo.
Gráfica de
niveles de brillo
para los
rectángulos
Normal
Hipermetropía
Miopía
Cuando una de las partes refringentes del ojo no es esférica, el ojo tiene distintas
distancias focales en distintos planos
El efecto se debe a que los
rayos en el plano vertical y
en el plano vertical se
enfocan en puntos distintos;
Fv y Fh, respectivamente.
Para alguien que
tenga ojos
astigmáticos, algunas
a todas las líneas de
este diagrama le
parecerán borrosas.
Los lentes no
esféricos, como por
ejemplo los
cilíndricos
planoconvexos, se
usan para corregir el
astigmatismo.
TELESCOPIO
Telescopio Refractor
Trayectoria de los rayos de luz en un
telescopio refractor
TELESCOPIO REFLECTOR
Trayectoria de los rayos de luz en diferentes
tipos de telescopios reflectores.
VLT en cerro Paranal, Chile
Telescopio Espacial
Hubble
APLICACIONES MÉDICAS: Fibra óptica
ENDOSCOPíA
Los cirujanos usan
un endoscopio
de fibra
óptica para sus
operaciones.
vista Endoscópica
de los intestinos.
Algunas de las antenas de plato que forman el
radiotelescopio de Conjunto muy grande (VLA, very
large array) cerca de Socorro, Nueva México. Hay 27
platos móviles, cada uno de 25m de diámetro, que
forman el conjunto dispuesto en una red de vías
férreas en forja de Y. Se combinan los datos de todas
las antenas para producir una sola imagen de radio. De
esta forma es posible lograr una resolución equivalente
a la de una antena gigante de radio.
Fuentes Bibliográficas:
Física 1º medio, editorial Pearson
Física 1º medio, editorial
Santillana