Ondas Electromagnéticas, Óptica y Física Nuclear: Conceptos y Aplicaciones

Ondas Electromagnéticas: Naturaleza y Espectro

Las ondas electromagnéticas son transversales y consisten en la propagación, sin necesidad de ningún soporte material, de un campo eléctrico y de un campo magnético perpendiculares entre sí y a la dirección de propagación. Son originadas por cargas eléctricas aceleradas. Estas variaciones periódicas del estado electromagnético del espacio se propagan como ondas.

El Espectro Electromagnético

Llamamos espectro electromagnético a la secuencia de todas las ondas electromagnéticas conocidas, ordenadas según su longitud de onda o su frecuencia.

Óptica Geométrica: Reflexión y Refracción

La óptica geométrica es la parte de la óptica que trata, a partir de representaciones geométricas, de los cambios de dirección que experimentan los rayos luminosos en los distintos fenómenos de reflexión y refracción.

Espejos: Tipos y Formación de Imágenes

Llamamos espejo a toda superficie lisa y pulida capaz de reflejar los rayos luminosos. Pueden ser planos o esféricos según como sea la superficie. Si el espejo es cóncavo, según la posición del objeto, la imagen será mayor o menor y resultará derecha o invertida respecto del objeto. Sin embargo, la imagen de un objeto formada por un espejo convexo es siempre virtual, derecha y de menor tamaño que el objeto. La imagen en un espejo plano es virtual, derecha y del mismo tamaño que el objeto. Las distancias del objeto y de la imagen al espejo son iguales.

Dispersión y Absorción de la Luz

Hemos visto que el índice de refracción de una sustancia es función de la longitud de onda incidente: concretamente, disminuye con la longitud de onda. Como consecuencia, si un haz de rayos de luz de distintas longitudes de onda incide sobre un material refractante, cada radiación simple se desviará en un ángulo diferente (dispersión de la luz).

La absorción de la luz es el fenómeno que consiste en la retención de una parte de la energía luminosa que recibe un cuerpo cuando es iluminado.

Leyes de la Reflexión y la Refracción

Leyes de la reflexión:

1. El rayo incidente, la normal a la superficie en el punto de incidencia y el rayo reflejado están situados en el mismo plano.
2. El ángulo de incidencia y el de reflexión son iguales.

Leyes de la refracción:

1. El rayo de incidencia, la normal a la superficie en el punto de incidencia y el rayo refractado están situados en el mismo plano.
2. La razón entre el seno del ángulo de incidencia (i) y el ángulo de refracción (r) es una constante igual a la razón entre las respectivas velocidades de propagación del movimiento ondulatorio.

Velocidad de la Luz, Índice de Refracción y Reflexión Total

La velocidad de la luz es mayor en el vacío que en los medios materiales. En el vacío, la velocidad de las radiaciones luminosas no depende de su longitud de onda, sino que es una constante. En cambio, en los medios materiales sí que depende de ella. La frecuencia de las radiaciones luminosas es igual en el vacío que en los medios materiales, no así la longitud de onda.

Índice de Refracción y Ángulo Límite

El índice de refracción de un medio es la razón entre la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad de propagación en este medio.

El ángulo límite es el ángulo de incidencia al que corresponde un ángulo de refracción de 90 grados.

Reflexión Total

La reflexión total se produce cuando el índice de refracción del medio de incidencia es mayor que el índice de refracción del medio al que se transfiere y el ángulo de incidencia ha de ser mayor que el ángulo límite.

Lentes: Tipos y Características

Una lente es un sistema óptico formado por un medio transparente, de índice de refracción diferente al del medio exterior, y que limita mediante dos superficies o dioptrios, uno de los cuales es esférico y el otro puede ser plano o esférico. Las lentes convergentes son más gruesas en la parte central que en los extremos, y las lentes divergentes son más gruesas en los extremos que en la parte central.

Física Nuclear: Fisión y Fusión

Fisión Nuclear

La fisión nuclear es una reacción nuclear en la que un núcleo pesado se divide en otros dos más ligeros al ser bombardeado con neutrones. En el proceso se liberan más neutrones y gran cantidad de energía.

Fusión Nuclear

La fusión nuclear es una reacción nuclear en la que dos núcleos ligeros se unen para formar otro más pesado. En el proceso se libera gran cantidad de energía.