Óptica y Física Cuántica: Conceptos Fundamentales

Formación de Imágenes Virtuales con Lentes Convergentes

¿Es posible obtener imágenes virtuales con lentes convergentes? Sí, es posible formar imágenes virtuales con lentes convergentes siempre y cuando el objeto esté situado dentro de la distancia focal de la lente (f). Al trazar los rayos necesarios, se formará una imagen virtual, derecha y de mayor tamaño que el objeto. Cuanto más cerca esté el objeto del foco, más grande será la imagen virtual.

Hipótesis de De Broglie

Según De Broglie, cada partícula en movimiento lleva asociada una onda, cuya longitud de onda viene dada por: λ = h/m.v = h/p, donde "h" es la constante de Planck y "m.v" es el momento lineal "p" de la partícula en movimiento. Para determinar el tratamiento de la partícula, se debe comparar su longitud de onda asociada con su tamaño. Si la longitud de onda asociada es igual o mayor al tamaño de la partícula, se aplicará un tratamiento cuántico, considerando la onda asociada al objeto. En cambio, si la longitud de onda es menor que el tamaño del objeto, se tratará de forma clásica, como una partícula y no como una onda.

B. λ del protón > λ del electrón

Reflexión y Refracción de la Luz

La reflexión es un fenómeno que ocurre cuando un rayo de luz emitido por un foco incide sobre una superficie, como un espejo, y se refleja. El ángulo que forma el rayo incidente con la normal en el punto de incidencia se denomina ángulo de incidencia, y el ángulo que forma el rayo reflejado con la normal es el ángulo de reflexión.

Leyes de Snell (Reflexión):

• El rayo incidente, la normal y el rayo reflejado están en el mismo plano.
• El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión.

La refracción es un fenómeno que se produce cuando un rayo de luz incide sobre una superficie que separa dos medios transparentes, y una parte del rayo penetra en el segundo medio, cambiando su dirección y velocidad de propagación.

Leyes de Snell (Refracción):

• El rayo incidente, la normal y el rayo refractado están en el mismo plano.
• La relación entre el seno del ángulo de incidencia y el seno del ángulo de refracción es una constante característica de los dos medios: sen i/sen r = n₂/n₁ = v₁/v₂.

B. Reflexión total: Este fenómeno solo ocurre cuando la luz pasa de un medio con una velocidad de propagación más lenta a un medio con una velocidad de propagación más rápida. En este caso, un rayo de luz que incide sobre una superficie transparente que separa dos medios puede no refractarse y reflejarse únicamente. Esto sucede cuando el ángulo de incidencia es mayor que el ángulo límite, que es el ángulo de incidencia al que le corresponde un ángulo de refracción de 90º. Por lo tanto, todo el rayo se refleja en la superficie. El ángulo límite se calcula mediante la siguiente fórmula: sen L/sen 90 = n₂/n₁ → sen L = n₂/n₁

Formación de Imágenes en Espejos

Espejos planos: En los espejos planos, se utiliza la ecuación del dioptrio plano para obtener la distancia imagen: S’/s = n’/n → s’/s = -n/n → s’/s = -1 → s’ = -s. La imagen se forma detrás del espejo, es virtual, y la distancia del objeto al espejo es igual a la distancia del espejo a la imagen. El tamaño de la imagen también es igual al del objeto. En resumen, la imagen es virtual, simétrica respecto al plano del espejo y del mismo tamaño que el objeto.

Espejos esféricos: Pueden ser convexos o cóncavos. La distancia focal es igual a la mitad del radio de curvatura del espejo. Para formar las imágenes, se dibujan dos rayos y se halla su intersección después de reflejarse en el espejo. Hay tres rayos posibles:

• Rayo paralelo al eje óptico, que al reflejarse en el espejo pasa por el foco si el espejo es cóncavo, o lo hace su prolongación si el espejo es convexo.
• Rayo que pasa por el...