ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO
Óptica: estudia los feómeos relacioados co las odas de la regió del espectro cuyas logitudes de oda o frecuecias correspode a lo que llamamos el visible Sesibilidad del ojo humao: 400 m-700 m. Newto fue el primero e recoocer que la luz blaca es mezcla de todos los colores del espectro visible. El color o es ua propiedad de la luz e sí misma, sio ua maifestació de uestro sistema de percepció Partícula (Efecto fotoeléctrico, mecáica cuática) Luz? (aturaleza dual) Oda (iterferecia y difracció) Luz Emitida e todas direccioes Propagació rectilíea
FRENTE DE ONDA ONDA PLANA ONDA ESFÉRICA
Pricipio de Huyges Cada puto e u frete de oda primario se comporta como fuete de odas esféricas secudarias tales que el frete de oda primario u istate posterior se lo puede represetar por la evolvete de estas odas secudarias. La velocidad y frecuecia de las odas secudarias es igual a la velocidad de fase y frecuecia de la oda primaria.
Para el estudio de la propagació de la luz a través de medios materiales usaremos el cocepto de rayo. El rayo es perpedicular al frete de oda e idica la direcció de propagació de la oda electromagética.
Reflexió y refracció. Rayo icidete. Rayo reflejado Rayo refractado Notar que el rayo se desvía o refracta al etrar al segudo medio.
De los experimetos surge las siguietes leyes que gobiera los procesos de reflexió y refracció: Ley de la reflexió: El rayo reflejado se ecuetra e el plao de icidecia y: Ley de la refracció: El rayo refractado se ecuetra e el plao de icidecia y: se se i c v i Ley de Sell. es el ídice de refracció del medio.
= (λ). Se puede usar la refracció para separar u haz de luz formado por odas de diferetes logitudes de oda e sus compoetes (arco iris).
- El pricipio de Fermat. (650) La trayectoria real etre dos putos tomada por u rayo es aquella que es recorrida e u tiempo que es u extremo respecto de otras trayectorias posibles. La distacia recorrida por el rayo (L) será: L a x b d x Notar que x, el puto dode el rayo toca al espejo, serà uestra variable. t L c seθ seθ
Al igual que para el caso de la reflexió, podemos demostrar la Ley de Sell usado tato el pricipio de Huyges como el de Fermat. Lo haremos sólo co Fermat. Ates de proceder, imagiemos esta situació: U caballero quiere socorrer a ua bañista. Debe recorrer area dode su velocidad es v = m/s y luego adar dode su velocidad es v = m/s. Cual es la trayectoria más rápida?
Tomemos dos putos fijos A y B e dos medios diferetes y u rayo refractado APB que los ue. El tiempo para ir de A a B viee dado por: v L v L t c L c L L t L L L
El pricipio de Fermat exige que el tiempo t que requiere el rayo para recorrer el camio APB debe ser u míimo. L L L a x b ( d x) Sustituyedo este resultado e: t L c L L c Y haciedo. dt dx 0
Que puede escribirse: se se
Reflexió itera total. Veamos u efecto iteresate y co fuerte aplicació tecológica. Supogamos u rayo que paso de u medio deso (vidrio por ejemplo) a uo meos deso (agua). La Ley de Sell predice etoces que el rayo al refractarse se alejará de la ormal. A medida que crece el águlo de icidecia, aumeta el águlo de refracció. Para este águlo, el águlo de refracció es de 90º. Para águlos de icidecia mayores a este águlo (que llamaremos águlo crítico), o existe rayo refractado y se produce la reflexió itera total.
se se se c se90 c se Para el caso del vidrio-aire, θ c = 4.8º.
Itesidad de Odas Reflejadas y Trasmitidas
Coeficietes de Fresel para la reflexió y la trasmisió Se puede demostrar que R + T =
Polarizació Hasta ahora estudiamos odas dode E y B matiee posicioes fijas e el espacio. E este caso se dice que la oda está liealmete polarizada (o plaamete). Por coveció se defie la direcció de E como la direcció de polarizació de la oda, y el plao determiado por E y la direcció de propagació de la oda es el plao de polarizació.
E la luz que os llega del Sol o de ua lámpara, o hay ua direcció privilegiada para E y por lo tato el campo rota costatemete e cualquier direcció. Decimos que la luz NO ESTÁ POLARIZADA. Represetació de ua oda NO POLARIZADA
Lámias polarizadoras
I0 I = (/) I0 U polarizador ideal deja pasar el 00% de la luz icidete e direcció de su eje de trasmisió y bloquea toda la luz que icide vibrado e la direcció perpedicular
Ley de Malus Cuado la luz atural icide sobre u polarizador, la itesidad trasmitida es la mitad de la icidete La itesidad es proporcioal al cuadrado del campo eléctrico Al pasar por u segudo polarizador que forma u cierto águlo co el primero
Polarizació por reflexió La direcció de propagació de la oda (vector S) está coteida e el plao de icidecia El campo E debe ser ortogoal a esta direcció Tiee ua compoete e el plao de icidecia y otra ortogoal a él Las dos compoetes se comporta de diferete maera respecto a la reflexió y a la refracció La compoete que vibra e el plao de icidecia resulta meos reflejada que la otra
Águlo de Brewster tg B Para este águlo la luz reflejada está totalmete polarizada e direcció perpedicular al plao de icidecia. 0 ' ' E E E E E E E r r Luz Reflejada Luz trasmitida
No hay reflexió si se icide co luz polarizada e el plao de icidecia