DESARROLLO. La frecuencia tiene una relación inversa con el concepto de longitud de onda, a mayor frecuencia menor

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Rosario Rico García
hace 7 años
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1 CONSIGNAS TP1 Teoría de la luz Desarrollar una investigación teniendo como base el origen de la luz como fenómeno físico y su comportamiento. Dicho trabajo práctico requiere rigor en los datos técnicos recabados y la confección de gráficas 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. Tipos de reflexión. 6. Definir y graficar: Absorción, transmisión, difusión, difracción. 7. Definir y graficar: Luz incidente. 8. Definir y graficar: Refracción. Ley de Snell. DESARROLLO 1- Se llama luz a la parte de la radiación electromagnética que puede ser percibida por el ojo humano. En física, el término luz se usa en un sentido más amplio e incluye todo el campo de la radiación conocido como espectro electromagnético, mientras que la expresión luz visible señala específicamente la radiación en el espectro visible. La óptica es la rama de la física que estudia el comportamiento de la luz, sus características y sus manifestaciones. 2- La longitud de una onda es el período espacial de la misma, es decir, la distancia que hay de pulso a pulso. Normalmente se consideran dos puntos consecutivos que poseen la misma fase: dos máximos, dos mínimos, dos cruces por cero (en el mismo sentido). La longitud de onda es una distancia real recorrida por la onda (que no es necesariamente la distancia recorrida por las partículas o el medio que propaga la onda, como en el caso de las olas del mar, en las que la onda avanza horizontalmente y las partículas se mueven verticalmente). La frecuencia tiene una relación inversa con el concepto de longitud de onda, a mayor frecuencia menor

2 longitud de onda y viceversa. La frecuencia es igual a la velocidad v de la onda, dividido por la longitud de onda. Ejemplos de ondas de distintas frecuencias; se observa la relación inversa con la longitud de onda. La amplitud de onda es una perturbación física que se propaga en el espacio como una onda armónica. En física la amplitud de un movimiento oscilatorio, ondulatorio o señal electromagnética es una medida de la variación máxima del desplazamiento u otra magnitud física que varía periódica o cuasiperiódicamente en el tiempo. Es la distancia máxima entre el punto más alejado de una onda y el punto de equilibrio o medio. Onda sinusoide: 1 = Amplitud, 2 = Amplitud de pico a pico, 3 = Media cuadrática, 4 = Periodo. 3. Se denomina espectro electromagnético a la distribución energética del conjunto de las ondas electromagnéticas. Referido a un objeto se denomina espectro electromagnético o simplemente espectro a la radiación electromagnética que emite o absorbe una sustancia. Dicha radiación sirve para identificar la sustancia de manera análoga a una huella dactilar. Los espectros se pueden observar mediante espectroscopios que, además de permitir observar el espectro, permiten realizar medidas sobre el mismo, como son la longitud de onda, la frecuencia y la intensidad de la radiación. El espectro electromagnético se extiende desde la radiación de menor longitud de onda, como los rayos gamma y los rayos X, pasando por la luz ultravioleta, la luz visible y los rayos infrarrojos, hasta las ondas electromagnéticas de mayor longitud de onda, como son las ondas de radio. Se cree que el límite para la longitud de onda más pequeña posible es la longitud de Planck mientras que el límite máximo sería el tamaño del Universo aunque formalmente el espectro electromagnético es infinito y continuo.

3 4. 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 (el nanómetro es la unidad de longitud que equivale a una milmillonésima parte de un metro) aunque algunas personas pueden ser capaces de percibir longitudes de onda desde 380 a 780 nm. 5. La reflexión es el cambio de dirección de un rayo o una onda que ocurre en la superficie de separación entre dos medios, de tal forma que regresa al medio inicial. Ejemplos comunes son la reflexión de la luz, el sonido y las ondas en el agua. Las leyes de la reflexión son las siguientes: 1ra. ley: El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal, se encuentran en un mismo plano. 2da. ley: El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión. Tipos de reflexión: Absorción total: (por ejemplo, terciopelo negro). Existe poca o ninguna reflexión. La superficie aparece oscura desde todos los ángulos de visión.

4 Reflexión difusa: se produce cuando los rayos de luz chocan con una superficie rugosa (sin forma plana), provocando que los rayos reflejados salgan en direcciones muy distintas (depende de la forma de la superficie). Reflexión diseminada: se produce cuando los rayos de luz chocan con una superficie pulida, provocando que los rayos reflejados salgan sin un orden y en diferentes direcciones. Reflexión especular: se produce cuando los rayos de luz chocan con una superficie brillante. Ponemos como ejemplo la imagen siguiente: 6. La absorción de la radiación electromagnética es el proceso por el cual dicha radiación es captada por la materia. Cuando la absorción se produce dentro del rango de la luz visible, recibe el nombre de absorción óptica. Esta radiación, al ser absorbida, puede, bien ser reemitida o bien transformarse en otro tipo de energía, como calor o energía eléctrica. En general, todos los materiales absorben en algún rango de frecuencias. Aquellos que absorben en todo el rango de la luz visible son llamados materiales opacos, mientras que si dejan pasar dicho rango de frecuencias se les llama transparentes. Es precisamente este proceso de absorción y posterior remisión de la luz visible lo que da color a la materia. En los experimentos de absorción óptica, un haz de luz monocromática de intensidad I(0) incide sobre una muestra de espesor L. Tras la interacción entre el haz y la muestra, parte de la radiación incidente se habrá absorbido en la misma, por lo que, en general, la intensidad del haz emergente, I(L), será distinta a la del haz incidente.

5 La transmisión de la luz, o paso de la misma a través de una sustancia no opaca, se dice que es difusa cuando los rayos se dispersan en muchas direcciones. Esto ocurre con los materiales translúcidos, como el vidrio deslustrado, el vidrio opal y muchos plásticos. Por razón de esta dispersión, los rayos luminosos directos procedentes de un pequeño manantial pueden ser dispersados por un material translúcido, de modo que la luz producida pueda ser vista por observadores que pueden encontrarse fuera de la trayectoria directa de la luz original. La difusión de la luz (cómo se difunde la luz) puede reducir de forma significativa el resplandor y deslumbramiento de las diferentes superficies y objetos de una estancia. Cuanto más difusa y homogénea sea más se evitará el resplandor y deslumbramiento. La difusión de la luz se puede definir como el índice de la luz reflejada distribuida con relación a la luz total reflejada. La difracción es un fenómeno característico de las ondas, éste se basa en el curvado y esparcido de las ondas cuando encuentran un obstáculo o al atravesar una rendija. La difracción ocurre en todo tipo de ondas, desde ondas sonoras, ondas en la superficie de un fluido y ondas electromagnéticas como la luz y las ondas de radio. También sucede cuando un grupo de ondas de tamaño finito se propaga; por ejemplo, por causa de la difracción, un haz angosto de ondas de luz de un láser deben finalmente divergir en un rayo más amplio a una cierta distancia del emisor.

6 7. La luz incidente, es la intensidad de luz que cae sobre un objeto. 8. La refracción es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio material a otro. Solo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si estos tienen índices de refracción distintos. La refracción se origina en el cambio de velocidad de propagación de la onda. Un ejemplo de este fenómeno se ve cuando se sumerge un lápiz en un vaso con agua: el lápiz parece quebrado. La ley de Snell es una fórmula simple utilizada para calcular el ángulo de refracción de la luz al atravesar la superficie de separación entre dos medios de propagación de la luz (o cualquier onda electromagnética) con índice de refracción distinto. La misma afirma que el producto del índice de refracción por el seno del ángulo de incidencia es constante

7 para cualquier rayo de luz incidiendo sobre la superficie separatriz de dos medios. Aunque la ley de Snell fue formulada para explicar los fenómenos de refracción de la luz se puede aplicar a todo tipo de ondas atravesando una superficie de separación entre dos medios en los que la velocidad de propagación de la onda varíe.

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