Fundamentos de la Óptica Geométrica: Propagación de la Luz y Fenómenos de Interfaz

ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS. La luz

Una onda electromagnética es una perturbación generada por una carga eléctrica oscilante; que propaga energía a través del espacio por medio de un campo eléctrico y un campo magnético, que oscilan en fase, manteniéndose en uno al otro; perpendiculares entre sí, y también a la dirección de propagación de la onda. Todas las ondas electromagnéticas se propagan en el vacío a una velocidad constante (c= 3x10^8 m/s). La relación entre los valores numéricos de E y B es la siguiente: v= E/B. Todas las ondas electromagnéticas existentes; vienen representadas en el espectro electromagnético. 

ÍNDICE DE REFRACCIÓN DE UN MEDIO TRANSPARENTE

El índice de refracción (n) en un medio, se define como el cociente entre las velocidades de la luz del vacío y la velocidad de la luz en dicho medio (que será menor) n=c/v. Como la velocidad en cualquier medio que no sea el aire o el vacío va a ser más pequeño; el índice de refracción siempre será mayor que uno; y tiene unidades. 

REFLEXIÓN Y REFRACCIÓN. Leyes de Snell

- La reflexión de la luz es el cambio de dirección que experimenta la luz al chocar con la superficie de separación de dos medios transparentes de distinto índice de refracción; de tal forma que el rayo luminoso sigue propagándose por el mismo medio. Las leyes de Snell son: 1. El rayo, incidente, la normal y el rayo reflejado; están en el mismo plano, llamado plano de incidencia. 2. El ángulo de incidencia y el ángulo de reflexión son iguales.
- La refracción de la luz es el cambio en la velocidad de propagación de una onda luminosa al pasar de un medio a otro de distinto índice de refracción. El rayo luminoso cambia su dirección de propagación. Las leyes de Snell para la refracción son: 1. El rayo de incidencia, la normal y el rayo refractado; se encuentran en el mismo plano llamado plano de incidencia. 2. El producto de índice de Refracción del medio uno, por el seno del ángulo de incidencia; es igual al producto de índice de refracción del medio dos por el seno del ángulo de refracción. De esta segunda ley, se deduce que si n1<n2; el rayo se acerca a la normal; y si es n2<n1; el rayo de luz se aleja a la normal. FENÓMENO DE LA REFLEXIÓN TOTAL. Ángulo límite.
Cuando un rayo luminoso incide la superficie de separación de dos medios transparentes, cumplíéndose que n1> n2, puede ocurrir el fenómeno de la reflexión total sin incidimos con un ángulo llamado ángulo límite, tal que cumpla la ecuación. Entonces ocurrirá que el rayo luminoso no entra al otro medio. CONCEPTOS ÓPTICA.
Foco objeto:
punto del eje óptico, con la propiedad de que todos los rayos de luz que pasan por él, o apuntan a él, se refractan al atravesar paralelamente el eje óptico. Distancia focal objeto:
es la distancia entre el foco objeto y la lente. Foco imagen:
punto del eje óptico, con la propiedad de que todos los rayos que llevan a la lente paralelos al eje óptico, se refractan pasando por el foco imagen. Distancia focal imagen: es la distancia entre el foco imagen y la lente. En las lentes delgadas f y f’, son iguales, pero cambiadas de signo. FORMACIÓN DE IMÁGENES EN ESPEJOS PLANOS.
El rayo que sale del objeto e incide perpendicularmente en el espejo, se refleja sin desviarse. El rayo que incide en el espejo con un ángulo de incidencia, se refleja con un ángulo de reflexión igual al ángulo de incidencia, según la segunda ley es para la reflexión.