TP 1 TEORIA DE LA LUZ

Transcripción

1 1 TP 1 TEORIA DE LA LUZ Desarrollar una investigación teniendo como base el origen de la luz como fenómeno físico y su comportamiento. Dicho trabajo practico requiere rigor en los datos técnicos recabaos y la confección de graficas que expliquen el comportamiento de la luz. Trabajo individual CUESTIONARIO 1) Qué es la luz? 2) Definir y graficar. Longitud, frecuencia y amplitud de onda 3) Qué es el espectro electromagnético? 4) Definir y graficar el espectro visible 5) Definir y graficar Luz directa,reflexión,índice de reflexión y tipos de reflexión 6) Definir y graficar absorción, trasmisión, difusión, difracción 7) Definir y graficar luz incidente 8) Definir y graficar Refracción, ley de Snell

2 2 1) QUÉ ES LA LUZ? La Luz es una de las Formas conocidas de energía radiante que se propaga en forma de ondas. Esta forma de energía viaja a una velocidad de Km/Seg en el vacío pero difiere en longitud de onda y frecuencia con las otras energías y a su vez, entre sus limites también difiere en la gama de los colores visibles 2) DEFINIR Y GRAFICAR. LONGITUD,FRECUENCIA Y AMPLITUD DE ONDA ü La longitud de onda: Es la distancia entre la cresta de una onda y la cresta de la siguiente, en tanto que la frecuencia es el numero de ondas que pasan por un punto dado en segundos. La longitud de onda varia siempre de manera inversa a la frecuencia ü La frecuencia resulta mucho mas difícil es medir que la longitud de onda la cual puede ser determinada con gran precisión. Por ello cada radiación se suele identificar por su longitud de onda, cuando se propaga en el aire

3 3 ü La amplitud de onda. Todas las fuentes de luz emiten ondas uniformemente en todas las direcciones. El ojo percibe la amplitud de las ondas como brillantez o luminancia. La atmósfera contiene partículas que absorben las ondas de luz., la amplitud de la luz emitida decrece proporcionalmente con el cuadrado de la distancia 3) QUÉ ES EL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO? Todas las formas de energía electromagnéticas se pueden representar gráficamente por el orden creciente de sus longitudes de onda, en lo que se llama un espectro electromagnético, el cual parte de los rayos gama en la banda de los metros de longitud de onda y alcanza hasta las ondas de radio de 10 metros y las de varios Km de longitud. Las diferentes radiaciones constituyen un espectro continuo, en el cual se pasa de una a otra en forma gradual. Dentro del espectro electromagnético el espacio que ocupa las radiaciones visibles (la luz) es relativamente muy pequeño y sus distintas longitudes se expresan en: micras (m) milimicras(mm) o nanómetros y en unidades Angstrom La luz tal como la conoce nuestros ojos, es una faja relativamente estrecha de energía electromagnética con longitudes de onda que van desde los 400ª (400mm, Violeta) hasta 7000ª (711,mm,Rojo) por debajo de los 400ª están los rayos ultra violetas y por encima de los 7000ª, los rayos infla rojos, estas dos ultimas formas de radiación, a pesar de no ser visibles, pueden sin embargo impresionar la película cinematográfica.

4 4 Como vemos cada longitud de onda produce un estimulo diferente en la parte posterior de nuestros ojos y eso es reconocido por nuestro cerebro como un color. 4) DEFINIR Y GRAFICAR EL ESPECTRO VISIBLE Se denomina espectro visible a la región del espectro electromagnético que el ojo humano es capaz de percibir. A la radiación electromagnética en este rango de longitudes de onda se le llama luz visible o simplemente luz. No hay límites exactos en el espectro visible; un típico ojo humano responderá a longitudes de onda desde 400 a 700 nm aunque algunas personas pueden ser capaces de percibir longitudes de onda desde 380 a 780 nm. Y basándonos un poco en la teoría Newtoniana podemos decir : que por primera vez la palabra espectro (del latín, "apariencia" o "aparición") en 1671 al describir sus experimentos en óptica. Newton observó que cuando un estrecho haz de luz solar incide sobre un prisma de vidrio triangular con un ángulo, una parte se refleja y otra pasa a través del vidrio, mostrando diferentes bandas de colores. La hipótesis de Newton era que la luz estaba hecha por corpúsculos (partículas) de diferentes colores y que la diferencia en los colores era debido a la diferencia de velocidades de cada uno de ellos, de modo que en un medio transparente, la luz roja era más veloz que la luz violeta. El resultado es que la luz roja se doblaba (refractaba) menos que la luz violeta cuando pasaban a través del prisma, creando el espectro de colores. Newton dividió el espectro en siete colores llamados rojo, anaranjado, amarillo, verde, azul, añil y violeta. Imaginó que eran siete colores por una creencia procedente de la antigua Grecia, de los sofistas, que decían que había una conexión entre los colores, las notas musicales, los días de la semana y los objetos conocidos de sistema solar.

5 5 5) DEFINIR Y GRAFICAR LUZ DIRECTA,REFLEXIÓN,INDICE DE REFLEXIÓN Y TIPOS DE REFLEXIÓN ü Luz Directa: Se denomina luz directa, a la luz en la cual el rayo se dirige desde la fuente de luz hacia la superficie. Si en el rayo de luz no interfiere ningún obstáculo, al punto en la superficie se le considera iluminado. ü Reflexión: La reflexión de la luz es el cambio de dirección que experimenta un rayo luminoso al chocar contra la superficie de los cuerpos. Para este caso las leyes de la reflexión son las siguientes: 1a. ley: El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal, se encuentran en un mismo plano. 2a. ley: El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión. Es según el tipo de superficie sobre la cual incida la luz puede ser reflexión especular o difusa Í

6 6 ü Índice de Reflexión ( Factor de Reflexión o Reflactacia ) De una superficie se define como relación entre luz incidente y luz reflejada y la luz incidente correspondiente expresado como porcentaje o en varios decimales. Asi una superficie que adsorbe una pequeña cantidad de luz incidente, se dice que tiene un alto índice de reflexión. Tipos de Reflexión ü Reflexión Especular Es la que produce en mayor o menor grado todas las superficies pulidas, este es el caso de los espejos. en este tipo de reflexión, como existe muy poca adsorción por parte de la superficie, las características de rayo reflejado son prácticamente las misma que las del rayo incidente. Un espejo ( la superficie reflectante mas eficiente) refleja la luz tal como la recibe, sufriendo muy pocas variaciones tanto de la luminosidad como de color, en este caso el rayo incidente forma como la normal ( línea perpendicular en la superficie en el punto de incidencia) un Angulo de incidencia que es siempre igual al Angulo de reflexión ( es formado por el rayo reflejado con la normal). Encontrándose el rayo incidente, la norma y el rayo reflejado, todo en un mismo plano.

7 7 ü Reflexión Difusa : Cuando las irregularidades de la superficie son grandes o es una superficie mate se les puede considerar como reflexión especular de un numero infinito de superficies con inclinaciones diferentes con una mayor cantidad de luz reflejada en la dirección que sugiera la reflexión especular. Al contrario de un espejo un Reflector Difuso como el caso de una pared blanca, adsorberá mucha luminosidad. El tipo de reflexión que produce la mayoría de superficies es de tipo Mixto en parte especular y en parte difusa. En el caso de una luz reflejada en una superficie coloreada la luz reflejada será del color de la superficie mezclada con la luz blanca que le llega directa, se vera que en la zona de la luz directa, el color aparecerá blanquecino, ósea poco saturado.

8 8 6) DEFINIR Y GRAFICAR ABSORCIÓN, TRASMISIÓN, DIFUSIÓN Y DIFRACCIÓN ü Adsorción: Puesto que la energía no puede ser distribuida, la Parente captura o adsorción de la luz por una materia opaca, tal como un paño negro es en realidad es la conversión de la longitud de onda.la luz absorbida puede convertirse en calos a si un objeto negro ( carro, Camisa) negra se calienta mas rápido al ser expuesto a los rayos solares que algún objeto Blanco y en un proyector las trasparencias oscuras se calienta mas rápido que las mas claras la energía luminosa que incide sobre una superficie determinada y que es reflejada trasmitida es entonces adsorbida. ü Transmisión La transmisión ocurre cuando la luz atraviesa una superficie u objeto. Un rayo de luz que penetre desde el aire a un cristal, y si es perpendicular la superficie de este continuara su trayectoria en línea recta ( a menor velocidad ) pero en caso de que incida de manera oblicua se producirá una refracción ( desviación ) del mismo acercándose hacia la normal, el rayo de luz se desvía mas o menos según el índice de refracción del nuevo medio que se penetre, este índice sea mas alto cuando cuanto mas disminuya la velocidad. Hay 3 tipos de

9 9 transmisión: directa, difusa o selectiva. ü Transmisión directa: es cuando la luz atraviesa un objeto y no se producen cambios de dirección o calidad de esa luz. Por ejemplo, un vidrio o el aire. ü Transmisión difusa: se produce cuando la luz pasa a través de un objeto transparente o semi-transparente con textura. Por ejemplo, un vidrio esmerilado o un papel manteca. La luz en vez de ir en una sola dirección es desviada en muchas direcciones. La luz que es transmitida de manera difusa va a ser más suave, va a tener menos contraste, va a ser menos intensa, va a generar sombras más claras y una transición más suave entre luz y sombra que la luz directa. ü Transmisión selectiva: se produce cuando la luz atraviesa un objeto de color. Parte de la luz va a ser absorbida y parte va a ser transmitida por ese objeto. En el ejemplo de abajo la luz blanca (rojo, verde y azul) pasa a través de una superficie roja. El verde y el azul son absorbidos y solo es transmitido el rojo. Por lo tanto del otro lado de esa superficie vamos a ver luz roja.los filtros o gelatinas, que mencionamos en el capitulo de Temperatura color, trabajan por transmisión selectiva.

10 10 Los filtros de color van a dejar pasar su color (un filtro azul deja pasar luz azul) y van a absorber el resto de los colores. Un filtro azul deja pasar las longitudes de onda azules y absorbe las longitudes de onda rojas y verdes. ü Difusión: Es un fenómeno que consiste en la desviación de la luz o de otra forma de radiación. Cuando, por ejemplo, un rayo de sol penetra en una habitación en la que hay partículas de polvo en suspensión, la luz es desviada en todas direcciones o se hace difusa. Lo mismo sucede si se ilumina un folio de papel blanco. No obstante, existe difusión de la luz en elementos transparentes sin ninguna impureza. Por ejemplo, si consideramos una porción de atmósfera terrestre carente de partículas medianamente grandes, la difusión de la luz se produce por las propias moléculas del aire. En este caso, por la ley de absorción de Raleigh, se constata que la luz más difundida es la azul, mientras que la roja es la menos (absorción selectiva). También las moléculas de un gas pueden convertirse en centros de difusión y es esta la razón por la cual el cielo, en un día sereno, aparece azul.

11 11 ü Difracción La difracción de la luz es la curvatura de las ondas de luz alrededor de un objeto. La cantidad de luz difractada, o que cambia de dirección, depende del tamaño de un objeto. Ésto también se aplica a las ondas de luz que pasan a través de una abertura, tal como la apertura de una cámara o a través de la pupila de un ojo. Como las ondas de luz pasan por el borde de un objeto o por una abertura, la luz es difractada o rota en los colores del arco iris. La desviación de la luz también se produce en una rejilla de difracción que tiene pequeñas aberturas cortadas en el material. Una rejilla de difracción está hecha de papel, plástico, metal u otros materiales que causan que las ondas de luz se separen en los colores del arco iris cuando la luz pasa a través de las aberturas diminutas. El tamaño de las ranuras cortadas en el material de rejilla de difracción son extremadamente pequeñas y puede contener tantas como por pulgada (5315 por centímetro). Las diminutas ranuras paralelas en una superficie pulida, tal como plástico, también causan la difracción de la luz.

12 12 7) DEFINIR Y GRAFICAR LUZ INCIDENTE Es un rayo de luz que cae sobre la superficie de una lente o cualquier otro objeto. El "ángulo de incidencia" es el ángulo hecho por el rayo con un perpendicular (perpendicular) a la superficie. 8) DEFINIR Y GRAFICAR REFRACCIÓN, LEY DE SNELL ü Refracción de la luz: Es el fenómeno físico por el cual un rayo de luz atraviesa por dos medios trasparentes de diferente densidad, se desvía de su trayectoria anterior La refracción de la luz es debida a que tiene distinta velocidad en distintos medios. Las desviación que se produce acercándose o alejándose de la normal es debida al cambio de velocidad. Cuando la luz pasa a un medio de menor velocidad, se desvía en dirección a la normal; en tanto que al pasar a un medio de mayor velocidad, se desvía en dirección contraria. Velocidad de la luz en distintos medios transparentes è Aire kms/seg è Agua kms/seg è Hielo kms/seg è Vidrio / kms/seg è Cuarzo kms/seg è Diamante kms/seg

13 13 En realidad, la distinta velocidad de la luz en distintos medios, está relacionada con su densidad; por lo cual cada sustancia transparente o traslúcida tiene un índice de refracción propio, que incluso permitirá identificarla midiendo dicho índice. El aire tiene un índice de refracción de 1,0003 respecto del vacío. Cuando se considera el índice de refracción respecto del vacío, se obtiene para cada sustancia su índice de refracción absoluto è Agua (líquida) - 1,333 è Agua (vapor) - 1,00025 è Agua (hielo) - 1,31 è Alcohol (etílico) - 1,36 è Vidrio - 1,58 è Hidrógeno (gas) - 1,00013 è Nitrógeno (gas) - 1,0003 è Parafina - 1,43 kms/seg Índices de refracción Cuando la luz pasa de un medio a otro, su velocidad cambia. Eso hace que pueda variar la dirección del rayo (si no incide de forma perpendicular). El fenómeno se llama refracción. La dirección del rayo en el nuevo medio se explica mediante las leyes de la refracción: Rayo Incidente, es aquel que llega a la superficie de separación de dos medios. Ø Rayo Refractado, el rayo que pasa al otro medio. Ø Ángulo de Incidencia, el ángulo que se forma entre el incidente y la normal. Ø Ángulo de Refracción, el ángulo formado por la normal y el rayo refractado. Ø Normal, es la perpendicular a la superficie de separación de los medios trazados. 1.- El rayo incidente, el rayo refractado y la normal están en el mismo plano. 2.- Ley de Snell: n1 sen i = n2 sen r n1 1 es el índice de refracción del primer medio y n2 del segundo, i es el ángulo de incidencia y r el de refracción. Si la luz pasa de un medio de menor índice de refracción a otro de mayor índice de refracción (por ejemplo, del aire al agua) se acerca a la normal, y cuando la luz pasa de un medio de mayor índice de refracción a otro de menor índice de refracción (por ejemplo, del agua al aire) se aleja de la normal.

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15 15 BIBLIOGRAFÍA INTRODUCCIÓN A LA CINEMATOGRAFÍA Autor: Rodolfo Denevi Editorial : Sica Ediciones Año de Edición na11/4q11_contenidos_4d.htm imágenes tomadas de Google

16 16 Índice 1. Cuestionario de la teoría de la luz 2. Qué es la luz? 3. Definir y graficar. Longitud, frecuencia y amplitud de onda 4. Qué es el espectro electromagnético? 5. Definir y graficar el espectro visible 6. Definir y graficar Luz directa,reflexión,índice de reflexión y tipos de reflexión 7. Definir y graficar absorción, trasmisión, difusión, difracción 8. Definir y graficar luz incidente 9. Definir y graficar Refracción, ley de Snell 10. Bibliografía # Paginas Pág. 1 Pág. 2 Pág. 2, 3 Pág. 3, 4 Pág. 4, 5 Pág. 5, 6, 7 Pág.8,9,10, 11 Pág. 12 Pág. 12,13,14 Pág. 15