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Magnetismo y Óptica

Dr. Roberto Pedro Duarte ZamoranoE-mail: roberto.duarte@didactica.fisica.uson.mx

Webpage: http://rpduarte.fisica.uson.mx

© 2015 Departamento de Física Universidad de Sonora

TemarioA. Magnetismo

1. Campo magnético. [Ene12-Ene31] (7.5 horas)

2. Leyes del Magnetismo [Feb01-Feb21] (7.5 horas)

3. Propiedades magnéticas de la materia. [Feb22-Feb28] (3horas)

B. Óptica

1. Naturaleza y propagación de la luz. [Mar01-Mar07] (3horas)

2. Leyes de la reflexión y refracción. [Mar08-Mar21] (4.5horas)

3. Óptica geométrica. [Mar22-Abr18] (9horas)

4. Difracción. [Abr19-Abr25] (3horas)

5. Polarización óptica. [Abr26-May02] (3horas)

6. Propiedades ópticas de la materia. [May 03-May09] (3horas)

Magnetismo y ópticaParte II: Óptica (Tiempo aproximado: 27 horas)

3. Óptica geométrica. [Mar22-Abr18] (9 horas). a. Reflexión en superficies planas y esféricas.b. Imágenes formadas por espejos esféricos.c. Concepto de lente delgada. Ecuación de las lentes delgadas.d. Imágenes formadas por lentes esféricas: Convergentes y

divergentes.e. Instrumentos ópticos: El ojo humano, la cámara fotográfica,

el microscopio, etc.

Imágenes formadas por espejos esféricos.Reglas para el trazado de rayos en los espejos esféricos

Recordando que la trayectoria de los rayos al incidir en el espejo cumple las leyes de la reflexión, escogemos tres rayos:

• uno que sale paralelo al eje principal,

• otro que va hacia el foco y

• otro que va hacia el centro de curvatura

Todo rayo paralelo al eje principal se refleja

pasando por el foco.

Imágenes formadas por espejos esféricos.Reglas para el trazado de rayos en los espejos esféricos

Todo rayo que pasa por el foco se refleja

paralelo al eje principal.

Todo rayo que pasa por el centro de curvatura C, se

refleja en la misma dirección, pero en sentido contrario.¡Su dirección coincide

con la normal en el punto de impacto!

Imágenes formadas por espejos esféricos.Reglas para el trazado de rayos en los espejos esféricos

El rayo que incide en el espejo forma con la normal en ese punto un ángulo igual al que forma el que se refleja.La normal de cada punto del espejo coincide con el radio de curvatura

Siguiendo las reglas anteriores desde el punto P solo se pueden trazar tres rayos: • Rayo que pasa por C (que se

refleja sobre si mismo).• Rayo que pasa por F (va

paralelo al eje principal y se refleja pasando por F); y • Rayo que pasa por F (que

sale paralelo al eje principal).

Imágenes formadas por espejos esféricos.Trazo de rayos para la formación de imágenes

Un objeto iluminado o que emite luz (como la punta de una vela) se considera un Objeto en óptica geométrica.

Colocando un objeto delante de un espejo cóncavo este formará una Imagen real de ese objeto

Debido a que la imagen se puede formar sobre una pantalla, se le denomina imagen real.

Sugerencia: Ver video en https://www.youtube.com/watch?v=xiIuPZq1QUs

Imágenes formadas por espejos esféricos. Ejemplos

Objeto colocado entre el centro de un espejo y el infinito

Para un objeto colocado entre el centro de un espejo y el infinito, la

imagen es real invertida, localizada

entre el foco y el centro

Imágenes formadas por espejos esféricos. EjemplosObjeto colocado en el centro de un espejo y entre el centro y

el foco

Para un objeto colocado en el centro de un espejo,

la imagen es real invertida, localizada en

el centro

Para un objeto colocado entre el centro de un espejo y el foco, la imagen es real

invertida, localizada entre el centro y el

infinito.

Imágenes formadas por espejos esféricos. Ejemplos

Objeto colocado entre el foco y el espejo

Para un objeto colocado entre el foco y el

espejo, la imagen es virtual y derecha,

localizada atrás del espejo

Imágenes formadas por lentes esféricas: Convergentes y divergentes.

Reglas de construcción de imágenes en las lentesLas trayectorias de los infinitos rayos que salen de un

objeto están definidas por estas reglas:

Regla 1. Todo rayo que viaja paralelo al eje

principal antes de entrar en la lente, pasa, al salir

de ella, por el foco imagen, .

Regla 2. Todo rayo que pasa por el foco objeto, ,

llega a la lente y se refracta en ella,

emergiendo paralelo al eje principal.

Imágenes formadas por lentes esféricas: Convergentes y divergentes.

Reglas de construcción de imágenes en las lentesLas trayectorias de los infinitos rayos que salen de un

objeto están definidas por estas reglas:

Regla 3. Todo rayo que pasa por el centro óptico

(que es el centro geométrico de la lente)

no sufre desviación.

Para localizar el punto imagen de un objeto frente a una lente, se

debe construir al menos la trayectoria de dos de los rayos mencionados

anteriormente.En el punto de cruce se forma el

punto imagen

Imágenes formadas por lentes esféricas: Convergentes y divergentes.

Formación de la imagen según la posición del objeto

Si el objeto está situado entre y el infinito, la imagen estará entre y y será invertida, real y más pequeña.

Llamemos a la distancia del objeto a la lente y a la de la imagen a la lente.

Si , entonces

2F

2F

objeto imagen

𝑝 𝑞

Imágenes formadas por lentes esféricas: Convergentes y divergentes.

Formación de la imagen según la posición del objeto

Si el objeto está situado en , la imagen estará en , y será de igual tamaño, invertida y real.

Llamemos a la distancia del objeto a la lente y a la de la imagen a la lente.

Si , entonces

2𝐹

2𝐹

objeto imagen

𝑝 𝑞

Imágenes formadas por lentes esféricas: Convergentes y divergentes.

Formación de la imagen según la posición del objeto

Si el objeto está situado entre y , la imagen estará situada más allá de y será de mayor tamaño, invertida y real.

Llamemos a la distancia del objeto a la lente y a la de la imagen a la lente.

Si , entonces

2F

2F

objeto imagen

𝑝𝑞

Imágenes formadas por lentes esféricas: Convergentes y divergentes.

Formación de la imagen según la posición del objeto

Si el objeto está situado en la imagen no se forma ya que las líneas no se cruzan (las líneas paralelas no se cruzan, excepto en el infinito).

Llamemos a la distancia del objeto a la lente y a la de la imagen a la lente.

Si , entonces es infinito

𝑝 𝑞

F

F

objeto

Imágenes formadas por lentes esféricas: Convergentes y divergentes.

Formación de la imagen según la posición del objeto

Si el objeto está situado entre y la lente, la imagen estará entre y el infinito y será virtual (la forman las prolongaciones de los rayos), de mayor tamaño y derecha.

Llamemos a la distancia del objeto a la lente y a la de la imagen a la lente.

𝑝𝑞

F

F

Imagen objeto

Si , entonces y del mismo lado que

Magnetismo y Óptica

Dr. Roberto Pedro Duarte ZamoranoE-mail: roberto.duarte@didactica.fisica.uson.mx

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