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Fractal

Introducción La óptica es la rama de la física que se ocupa de la propagación y el comportamiento de la luz. En un sentido amplio, la luz es la zona del espectro de radiación electromagnética que se extiende desde los rayos X hasta las microondas, e incluye la energía radiante que produce la sensación de visión. El estudio de la óptica se divide en dos ramas, la óptica geométrica y la óptica física. A continuación observaras video que lo puedes encontrar en el link: https://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=N384RJO6LZ4

Te dará una idea general para que respondas las siguientes preguntas, pero debes consultar otras fuentes, para afianzar:

1. ¿Qué es óptica? 2. ¿De qué se trata la escuela atomista? 3. ¿Qué pensaba Pitágoras sobre la óptica? ¿Crees que estaba

correcto? ¿Habían otras ideas distintas a las de él? 4. ¿Qué es la luz? 5. ¿De qué se trata el modelo corpuscular de la luz? 6. ¿Por qué se dice que Huygens es importante para la explicación de

conceptos de óptica? ¿Por qué se destacó?

INSTITUCION EDUCATIVA NUESTRA SEÑORA DEL PALMAR

Código: FR-17-GA

Versión : 002 Emisión: 12/09/2008

FISICA

UNDECIMO

Actualización :

02/12/2010

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7. Explica de que se trata la naturaleza dual de la luz. 8. Quien fue Maxwell y que hizo para ser reconocido en el campo de la óptica

y de las ondas electromagnéticas. 9. ¿Quién era Hertz y qué probó para ser reconocido en la Física? 10. ¿De qué se trata el efecto fotoeléctrico? ¿Cómo Einstein contribuyó a este

concepto? 11. ¿Qué es el espectro de emisión y absorción de la luz? 12. Realiza un resumen breve de los aportes de las diferentes civilizaciones en

el estudio de la naturaleza de la luz.

Figura 1 Figura 2

Figura 1. Christian Huygens(1629-1695)

Figura 2. "Es maravilloso contemplar el cuerpo de la Luna." Acuarela de Galileo que muestra las fases de la Luna, tal como las observó con su telescopio de 1610.

Reflexión de la luz

Observa el siguiente video http://www.youtube.com/watch?v=6THGpyuhFK4 , luego define el fenómeno y realiza el grafico.

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Imagen en un espejo plano

Un espejo plano es una superficie plana muy pulimentada que puede reflejar la luz que le llega con una capacidad reflectora de la intensidad de la luz incidente del 95% (o superior). Algunos términos que emplearemos en nuestro estudio son: Campo del espejo: conjunto de puntos del espacio por los cuales pueden pasar los rayos luminosos que inciden en el espejo. Imagen real: Imagen que se obtiene en el campo del espejo. Esta imagen no la podemos percibir directamente con nuestro sentido de la vista, pero puede registrarse colocando una pantalla en el lugar donde convergen los rayos. Imagen virtual: es algo así como una ilusión óptica, pues donde la vemos no hay nada. Corresponde al punto de intersección de todas las prolongaciones de los rayos reflejados. Do=Distancia del objeto al espejo Ho=Tamaño del objeto Di=distancia de la imagen al espejo Hi=Tamaño de la imagen Para obtener la imagen de un punto situado en el campo del espejo (ver figura 3), se trazan rayos luminosos que pasen por el espejo. Luego se aplica la ley de la reflexión y se trazan los rayos reflejados de tal manera que formen un ángulo con la normal igual al ángulo formado por los rayos incidentes. Obsérvanos que los rayos reflejados divergen, pero sus prolongaciones convergen en el punto F, que es donde se sitúa la imagen. Vemos que la imagen es virtual porque se obtiene en puntos diferentes al campo del espejo, además podemos afirmar que cuando la imagen se obtiene en la intersección de la prolongación de los rayos reflejados, ésta es virtual.

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Les recomiendo observar el video http://www.youtube.com/watch?v=yljggIHHPgY

Imagen en espejos angulares.

La imagen I1 se obtiene en el punto de intersección de la prolongación de los rayos reflejados correspondientes a los rayos incidentes que pasan por el objeto e inciden en E1. La imagen I2 se obtuvo en forma similar pero en el espejo E2. La imagen I3 se obtiene debido a los rayos que se reflejan en E1 e inciden en E2 y viceversa. Si el ángulo entre los espejos varía, el número de imágenes que se obtiene también varía y el número de estas se puede obtener por medio de la expresión:

n = 𝟑𝟔𝟎°−𝒙

𝒙

De donde: n= número de imágenes x= ángulos que forman entre si los dos espejos planos. Experiencia: forma tu grupo de laboratorio

1. Coloca dos espejos planos formando los ángulos de 72°, 60°, 45° y 30° y verifica experimentalmente la observación del número de imágenes en cada caso del objeto que hayas escogido.

2. Coloca los espejos uno al frente del otros:¿ cuantas imágenes se forman del objeto escogido?

3. ¿Cómo es la imagen en un espejo plano? 4. ¿Qué ángulos forman 8, 11 y 19 imágenes? 5. Si se coloca un objeto a 25 cm de un espejo plano, ¿a qué distancia se formará la imagen

y de qué tamaño será? 6. ¿Qué se entiende por imagen virtual? 7. ¿Qué se entiende por imagen real?

Presenta esta información a tu profesora, será tomada como nota grupal de laboratorio, ella escogerá el cuaderno.

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Características de los espejos planos.

La imagen es virtual porque se forma dentro del espejo

Está a la misma distancia que el objeto se encuentra del espejo

La imagen no está amplificada, pero es invertida en el sentido derecha- izquierda.

Espejos esféricos:

Al sacar de una esfera un casquete esférico se obtiene un espejo esférico, el espejo es cóncavo si la superficie reflectora es la interior y el espejo es convexo si la superficie reflectora es la exterior. Simbolizaremos los espejos esféricos con arcos de circunferencia, indicando la superficie reflectora tal como se hizo con los espejos planos.

Elementos de un espejo esférico: se distinguen varios elementos a saber:

Campo del espejo: conjunto de puntos del espacio por los cuales pueden pasar los rayos luminosos que inciden en la superficie reflectora.

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Centro de curvatura (C): es el centro de la esfera a la cual pertenece el casquete que constituye el espejo.

Radio de curvatura (R): es el radio de la esfera a la cual pertenece el casquete esférico.

Centro de figura (V): es la parte media del casquete, que también suele llamarse vértice o polo del espejo.

Eje Principal: es la recta indefinida que pasa por los centros de curvatura y de figura.

Eje secundario: Es cualquiera otra recta que pasa por el centro de curvatura

Plano focal: plano perpendicular al eje principal situado a una distancia r/2 del espejo.

Foco: punto de intersección del plano focal y el eje principal.

Distancia focal: distancia que hay desde el foco hasta el vértice del espejo.

Espejos Cóncavos

Los rayos incidentes, paralelos al eje principal una vez reflejados por el espejo convergen hacia un punto del eje en donde se cortan, determinando el llamado foco principal del espejo.

Rayos notables en un espejo esférico. Consulta, copia y dibuja los rayos notables de un espejo esférico de la página 57 del libro Investiguemos 11.

Imágenes dadas por espejos cóncavos: Las imágenes dadas por los espejos cóncavos pueden ser reales o virtuales ya que los puntos u objetos luminosos pueden ocupar varias posiciones con respecto al espejo. Para el trazado de las imágenes de objetos, dadas por los espejos cóncavos se acostumbra a tomar en cuenta lo que se llaman los rayos notables que son:

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1. Rayo paralelo al eje principal que al reflejarse pasa por el foco. 2. Rayo que pasa por el centro de curvatura y que se refleja por el mismo

camino de incidencia. 3. Rayo que pasa por el foco y que al reflejarse resulta paralelo al eje

principal. ¿Qué grafico obtienes? Analiza e intenta hacerlo sin observar el grafico que esta debajo del siguiente texto. De estos rayos notables solamente de hace huso de los dos primeros para el trazado de imágenes de objetos.

De acuerdo con la posición del objeto respecto al espejo, cinco son los casos de formación de imágenes que se pueden presentar en los espejos esféricos cóncavos.

Primer caso. El objeto se encuentra entre el infinito y el centro de curvatura. La imagen se forma entre el foco y el centro de curvatura y tiene como características: real, invertida y de menor tamaño que el objeto.

Segundo caso. Objeto en el centro de curvatura. La imagen se forma también en el centro de curvatura y es: real, invertida y de igual tamaño que el objeto.

Tercer caso. Objeto entre el foco y el centro de curvatura. La imagen se forma, entre el centro de curvatura y el infinito y es: real, invertida y de mayor tamaño que el objeto.

Cuarto caso: No se forma imagen.

Quinto caso: Objeto entre el foco y el espejo. La imagen se forma al otro lado del espejo y es: virtual, derecha y más grande que el objeto.

Actividad 1: Para cada caso debes realizar el grafico. Actividad 2: Explicar en el tablero respectivamente los casos: 1, 2,3 ,4 y 5 mencionados anteriormente. Actividad 3: Cada grupo de laboratorio presentara su experiencia práctica con ejemplos de espejos cóncavos

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Actividad 4: Evaluación. Las actividades anteriores serán evaluadas por la profesora, recogerá un cuaderno por grupo de laboratorio y allí consignara la nota de cada grupo. Formula de los espejos Cóncavos: las siguientes dos fórmulas permiten:

a) Determinar matemáticamente el tamaño de la imagen conocido el objeto

𝒅𝒊𝒔𝒕𝒂𝒏𝒄𝒊𝒂 𝒅𝒆𝒍 𝒐𝒃𝒋𝒆𝒕𝒐

𝒅𝒊𝒔𝒕𝒂𝒏𝒄𝒊𝒂 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒊𝒎𝒂𝒈𝒆𝒏 =

𝒕𝒂𝒎𝒂ñ𝒐 𝒅𝒆𝒍 𝒐𝒃𝒋𝒆𝒕𝒐

𝒕𝒂𝒎𝒂ñ𝒐 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒊𝒎𝒂𝒈𝒆𝒏

𝒅𝒐

𝒅𝒊=

𝒐

𝒊

b) Hallar por cálculo la posición de la imagen para cualquier posición del

objeto.

𝟏

𝒅𝒐+

𝟏

𝒅𝒊=

𝟏

𝒇

Como norma de signos se establece: do, di, y R son positivas si se refieren a distancias medidas delante del espejo.

Espejos convexos: Mira el siguiente enlace http://www.slideshare.net/solartime/espejos-convexos Actividad 5. Copia la teoría referente a espejos convexos de acá.

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Repaso de espejos convexos:

Marcha de rayos en espejos convexos Formula

𝟏

𝒅𝒐+

𝟏

𝒅𝒊= −

𝟏

𝒇

Repaso de las leyes de refracción de la luz

El rayo incidente, el rayo refractado y la normal se encuentran en el mismo plano.

La relación entre el seno del ángulo de incidencia y el seno del ángulo de refracción es constante.

𝐬𝐢𝐧 𝜽𝒊

𝐬𝐢𝐧 𝜽𝒓= 𝒏𝟐𝟏

Dicha constante se llama índice de refracción relativo del segundo medio respecto al primero (Ley de Snell).

La ley de Snell se puede expresar matemáticamente de cualquiera de estas formas:

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𝐬𝐢𝐧 𝜽𝒊

𝐬𝐢𝐧 𝜽𝒓= 𝒏𝟐𝟏

𝐬𝐢𝐧 𝜽𝒊

𝐬𝐢𝐧 𝜽𝒓=

𝒗𝟏

𝒗𝟐

𝐬𝐢𝐧 𝜽𝒊

𝐬𝐢𝐧 𝜽𝒓=

𝒏𝟐

𝒏𝟏

Cuando la luz pasa de un medio más denso a un medio menos denso, el rayo refractado se aleja de la normal, cuando la luz pasa de un medio menos denso a un medio más denso el rayo refractado se acerca a la normal. Te recomiendo ver estos links: http://www.youtube.com/watch?v=_MVvkc0mHC4,

http://www.youtube.com/watch?v=Olg4UBCD7s4,

http://www.youtube.com/watch?v=vbg0SWrHBqM

Investiga reflexión interna total.

Refracción en un prisma:

En óptica se da el nombre de prisma a todo medio transparente limitado por superficies planas que se cortan, formando un ángulo diedro. El prisma suele estar limitado por una tercera cara opuesta a la arista que se denomina base. Una sección principal de un prisma es la intersección con el prisma de un plano perpendicular a su arista. El ángulo del prisma, es el ángulo formado por el corte de sus caras.

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Es muy importante tener en cuenta en el estudio de refracción de los prismas examinar las siguientes cuestiones; a saber:

1. Marcha de los rayos de luz a través del prisma. 2. Imágenes dadas por los prismas 3. Leyes o fórmulas de los prismas.

Investiga estos tres asuntos y realiza los gráficos respectivos. Te invito a observar el siguiente link http://www.youtube.com/watch?v=ICeJOa4YytE

Las lentes

Las lentes han sido los instrumentos ópticos que más ayuda han prestado a la investigación científica, desde las grandes profundidades en el firmamento hasta los diminutos microorganismos han podido ser observados gracias a las lentes. Una lente esférica es un medio transparente, en general de vidrio, limitado por superficies curvas o plano curvas. Clasificación de las lentes: De acuerdo con la dirección que siguen los rayos refractados cuando la luz pasa a través de la lente, estos se pueden clasificar en dos grandes grupos: Convergentes y Divergentes.

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Las lentes convergentes se les denominan positivas y tienen más gruesa la parte central que sus extremos, mientras las lentes divergentes que también se les denominan negativas tienen más angosta esta parte. De esta forma por medio del tacto podemos identificar el tipo de lente. El nombre de lente convergente y lente divergente se debe a la acción refractadora que ejerce la lente sobre los rayos que inciden paralelos desde el infinito.

Elementos de una lente:

Centro de Curvatura: son los centros C1 y C2 de las esferas a las que pertenece cada una de las caras de la lente.

Radio de Curvatura: son los radios r1 y r2 de las esferas a las cuales pertenece cada una de las caras.

Eje Principal: es la recta que pasa por los centros de curvatura.

Centro óptico: punto de la lente situada sobre el eje principal que tiene la propiedad de no desviar los rayos que inciden en él.

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Planos Focales: plano que contiene los puntos donde convergen los rayos refractados cuando estos inciden paralelos. Si la lente es divergente en el plano focal están los puntos de intersección de las prolongaciones de los rayos refractados que inciden paralelos.

Focos: puntos del eje principal colocados en el punto focal.

Rayos Notables en una lente Lentes Convergentes

a. Todo rayo que incide paralelo al eje principal se refracta pasando por el foco b. Todo rayo que incide pasando por el foco se refracta paralelo al eje principal. c. Todo rayo que pasa por el centro óptico se refracta sin sufrir desviación. d. Cuando los rayos inciden paralelos los rayos refractados se intersectan en

plano focal. Actividad 6: realiza los gráficos de cada uno de los rayos notables de las lentes convergentes.

Lentes divergentes

a. Todo rayo que incide paralelo al eje principal se refracta en una dirección tal que su prolongación pasa por el foco.

b. Todo rayo que incide en la dirección del foco se refracta paralelo al eje principal.

c. Todo rayo que incide en el centro óptico se refracta sin sufrir desviación.

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d. Cuando dos rayos inciden paralelos, las prolongaciones de los rayos refractados se intersectan en el plano focal.

Actividad 7: realiza los gráficos de cada uno de los rayos notables de las lentes divergentes.

Imágenes dadas por las lentes convergentes

a. Objeto situado entre el infinito y el doble de la distancia focal do > 2f Se traza el rayo que incide paralelo al eje principal y el rayo que incide pasando por el foco. La imagen es real, menor e invertida.

b. Objeto situado a dos veces la distancia focal do = 2f La imagen es real, invertida y de igual tamaño

c. Objeto situado entre el foco y el doble de la distancia focal f > do > 2f La imagen es real, invertida y mayor.

d. Objeto situado en el foco do = f. No hay imagen.

e. Objeto situado entre el foco y el lente do < f. La imagen es virtual, derecha y mayor.

Actividad 8. Realiza los gráficos de las imágenes dadas por las lentes convergentes. Imágenes dadas por lentes divergentes. Para encontrar la imagen dada por una lente divergente se trazan dos de los rayos notables, observamos que la imagen siempre tienen las mismas características: virtual, derecha y menor. Actividad 9: realiza el grafico de la imagen dada por una lente divergente. Fórmulas para las lentes convergentes Consultar la pág. 80 del libro investiguemos 11. Notas: Las lentes convergentes aumentan las imágenes cuando el objeto se coloca entre la lente y el foco. Por eso casi todos los instrumentos ópticos las utilizan para producción de imágenes: el microscopio, los prismáticos, el telescopio astronómico, etc.

Las lentes divergentes forman imágenes virtuales de menor tamaño por lo que se usan para corregir la vista a corta distancia.

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Elaboró: Liliana Bertilde Sepúlveda Báez