TEMA 8TEMA 8Óptica GeométricaÓptica Geométrica

8ª - Principios y Leyes 8ª - Principios y Leyes fundamentalesfundamentales

2º FÍSICA MCM – SUMMA ALDAPETA

TEMA 8 - Óptica geométricaTEMA 8 - Óptica geométrica Reflexión y RefracciónReflexión y Refracción

Leyes de reflexión y refracciónLeyes de reflexión y refracción EjemplosEjemplos

Prismas y ArcoirisPrismas y Arcoiris Láminas de caras planas (demostración Láminas de caras planas (demostración

pizarra)pizarra)

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La luz al cambiar de medioLa luz al cambiar de medio

Cuando un haz de luz que viaja Cuando un haz de luz que viaja libremente por un medio se libremente por un medio se encuentra con otro medio distinto encuentra con otro medio distinto puede:puede:

1.1. Ser absorbido (total o parcialmente)Ser absorbido (total o parcialmente)

2.2. Ser reflejado (total o parcialmente)Ser reflejado (total o parcialmente)

3.3. Atravesar el nuevo medio (total o Atravesar el nuevo medio (total o parcialmente)parcialmente)

Nos dedicaremos a los casos 2 y 3Nos dedicaremos a los casos 2 y 3

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ReflexiónReflexión

Cuando un rayo de luz que viaja en Cuando un rayo de luz que viaja en un medio encuentra una frontera con un medio encuentra una frontera con un segundo medio, se refleja total o un segundo medio, se refleja total o parcialmente. parcialmente. Si la superficie es lisa y pulida Si la superficie es lisa y pulida

Reflexión especularReflexión especular En caso contrario En caso contrario Reflexión difusa Reflexión difusa

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Reflexión (II)Reflexión (II)

El rayo reflejado está en el plano de El rayo reflejado está en el plano de incidencia (formado por la normal a incidencia (formado por la normal a la superficie reflectora y el rayo la superficie reflectora y el rayo incidente)incidente)

El ángulo entre el rayo reflectado y la El ángulo entre el rayo reflectado y la normal es igual al ángulo entre el normal es igual al ángulo entre el rayo incidente y la normal. Es decir:rayo incidente y la normal. Es decir:

””= = 2º FÍSICA MCM – SUMMA ALDAPETA

RefracciónRefracción

Cuando un rayo se encuentra con la Cuando un rayo se encuentra con la frontera de otro medio, una parte del frontera de otro medio, una parte del rayo se refleja y otra puede rayo se refleja y otra puede transmitirse al otro medio. En la transmitirse al otro medio. En la “interfase”, el rayo cambia de “interfase”, el rayo cambia de dirección. Este fenómeno se conoce dirección. Este fenómeno se conoce como refracción de la luz. como refracción de la luz.

La ley que describe este fenómeno se La ley que describe este fenómeno se debe a Willebord Snell (1621) (aunque debe a Willebord Snell (1621) (aunque el primero que lo publicó fue el primero que lo publicó fue Descartes (1637)Descartes (1637)

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Ley de SnellLey de Snell El rayo refractado está contenido en El rayo refractado está contenido en

el plano de incidencia determinado el plano de incidencia determinado por la normal a la superficie que por la normal a la superficie que delimita ambos medios y el rayo delimita ambos medios y el rayo incidente.incidente.

El ángulo que forma el rayo El ángulo que forma el rayo refractado con la normal (refractado con la normal (’) y el ’) y el ángulo que forma el rayo incidente ángulo que forma el rayo incidente con la normal (con la normal ()) obedecen la obedecen la ecuación:ecuación:

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Índice de refracciónÍndice de refracción El índice de refracción n se define El índice de refracción n se define

como el cociente entre la velocidad como el cociente entre la velocidad de la luz en el vacío (c) con la de la luz en el vacío (c) con la velocidad de la luz en el medio:velocidad de la luz en el medio:

Vacuum 1.000

Air at STP 1.00029

Ice 1.31

Water at 20 C 1.33

Acetone 1.36

Ethyl alcohol 1.36

Sugar solution(30%) 1.38

Fluorite 1.433

Fused quartz 1.46

Glycerine 1.473

Sugar solution (80%) 1.49

Typical crown glass 1.52

Crown glasses 1.52-1.62

Spectacle crown, C-1 1.523

Sodium chloride 1.54

Polystyrene 1.55-1.59

Carbon disulfide 1.63

Flint glasses 1.57-1.75

Heavy flint glass 1.65

Extra dense flint, EDF-3 1.7200

Methylene iodide 1.74

Sapphire 1.77

Rare earth flint 1.7-1.84

Lanthanum flint 1.82-1.98

Arsenic trisulfide glass 2.04

Diamond 2.417

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Refracción (II)Refracción (II)

Cuando la luz pasa a un medio de Cuando la luz pasa a un medio de índice de refracción índice de refracción mayormayor:: Se desvía Se desvía haciahacia la normal. la normal. Su velocidad y longitud de onda Su velocidad y longitud de onda

disminuyendisminuyen.. Su frecuencia no se altera.Su frecuencia no se altera.

En caso de pasar a un medio con índice En caso de pasar a un medio con índice de refracción de refracción menormenor:: Se desvía Se desvía alejándose dealejándose de la normal. la normal. Su velocidad y longitud de onda Su velocidad y longitud de onda aumentanaumentan.. Su frecuencia no se alteraSu frecuencia no se altera

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EspejismosEspejismos

En un gas, el índice de refracción En un gas, el índice de refracción disminuye con la temperatura. disminuye con la temperatura. Si la superficie del suelo está muy Si la superficie del suelo está muy

caliente caliente Espejismo inferiorEspejismo inferior Si la superficie está fría Si la superficie está fría Espejismo Espejismo

superiorsuperior

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Refracción y Reflexión parcialRefracción y Reflexión parcial

Retrovisor anti-deslumbramiento Retrovisor anti-deslumbramiento

(reflexión parcial)(reflexión parcial)

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Reflexión interna totalReflexión interna total

Existe un ángulo por encima del cual Existe un ángulo por encima del cual no hay rayo transmitido, sino que no hay rayo transmitido, sino que todo el rayo es reflejado. El ángulo todo el rayo es reflejado. El ángulo crítico cuyo valor es:crítico cuyo valor es:

n

nc

'sin

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Reflexión interna (II)Reflexión interna (II) Sensor de lluviaSensor de lluvia

Fibra ópticaFibra óptica

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Fundamentos de Física II

DispersiónDispersión

El índice de refracción de un medio El índice de refracción de un medio depende de la longitud de onda. A depende de la longitud de onda. A este fenómeno se le llama este fenómeno se le llama “dispersión” de la luz. “dispersión” de la luz.

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Prisma de caras planasPrisma de caras planas

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Prismas triangularesPrismas triangulares

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Applet – Prisma triangular – Prisma triangular

ArcoirisArcoiris

El arcoiris se forma cuando la luz del El arcoiris se forma cuando la luz del sol incide en las gotas de agua sol incide en las gotas de agua suspendidas en la atmósferasuspendidas en la atmósfera

El índice de refracción del agua El índice de refracción del agua depende de la longitud de onda depende de la longitud de onda (n(nvv=1.344 – n=1.344 – nrr=1.331)=1.331)

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