aplicacion optica fisica 3 by Juan Pablo Roca

introducción a la óptica

La Óptica es la rama de la física que estudia el comportamiento de la radiación electromagnética, sus características y sus manifestaciones; es decir, toma a la luz como una onda y explica algunos fenómenos que no se podrían explicar tomando la  luz como rayo. Abarca el estudio de la reflexión, la refracción, las interferencias, la difracción y la formación de imágenes y la interacción de la radiación con la materia.

Desde el punto de vista físico, la luz es una onda electromagnética. Según el modelo utilizado para la luz, se distingue entre las siguientes ramas, por orden creciente de precisión (cada rama utiliza un modelo simplificado del empleado por la siguiente):

• La óptica geométrica: Trata a la luz como un conjunto de rayos que cumplen el principio de Fermat. Se utiliza en el estudio de la transmisión de la luz por medios homogéneos (lentes, espejos), la reflexión y la refracción.

• La óptica ondulatoria: Considera a la luz como una onda plana, teniendo en cuenta su frecuencia y longitud de onda. Se utiliza para el estudio de difracción e interferencia.

• La óptica electromagnética: Considera a la luz como una onda electromagnética, explicando así la reflectancia y transmitancia, y los fenómenos de polarización y anisotropía.

• La óptica cuántica u óptica física: Estudio cuántico de la interacción entre las ondas electromagnéticas y la materia, en el que la dualidad onda-corpúsculo desempeña un papel crucial.

FORMACIÓN DE IMÁGENES EN EL OJO

A menudo, se compara el funcionamiento del ojo con el de una cámara fotográfica. La pupila actuaría de diafragma, la retina de película, la córnea de lente y el cristalino sería equivalente a acercar o alejar la cámara del objeto para conseguir un buen enfoque. La analogía no acaba aquí, pues al igual que en la cámara de fotos la imagen que se forma sobre la retina está invertida. Pero esto no supone ningún problema ya que el cerebro se encarga de darle la vuelta para que la veamos correctamente.

EL CAMPO VISUAL

El campo visual es lo que abarca la mirada cuando se dirige hacia algún punto fijo, que es cualquier punto que se mire directamente, y dentro del cual se sitúan los objetos que nuestra vista alcanza.

El campo visual es lo que abarca la mirada cuando se dirige hacia algún punto fijo, que es cualquier punto que se mire directamente, y dentro del cual se sitúan los objetos que nuestra vista alcanza.

El campo visual es el área dentro de la cual se perciben imágenes alrededor de un objeto determinado sobre el cual se mantiene la vista fija. El campo visual varía de persona a persona dentro de un cierto intervalo.

Volviendo al ejemplo de la cámara de fotos, el ojo humano también dispone de un campo visual. Cada ojo ve aproximadamente 130° sobre el plano horizontal y con la superposición de ambos se abarcan los 180°. Sobre el plano vertical sólo son unos 130°, 60° por encima de la horizontal y 70° por debajo.

El campo visual de cada ojo es de tipo monocular, sin sensación de profundidad, siendo la visión en la zona de superposición de ambos campos del tipo binocular. La sensación de profundidad o visión tridimensional se produce en el cerebro cuando este superpone e interpreta ambas imágenes.

video recreativo y complementario

LA POLARIZACIÓN

Es la propiedad por la cual uno o más de los múltiples planos en que vibran las ondas de luz se filtra impidiendo su paso. Esto produce efectos como eliminación de brillos.

¿Qué es un polarizador? 

Es un dispositivo que solo deja pasar la luz que vibra en un plano determinado. Este plano constituye el "eje" de polarización. La luz no polarizada vibra en todos los planos, de este modo si esta luz pasa por un polarizador "ideal", solo la mitad de ella es transmitida. ( Dado que no existen polarizadores ideales, menos de la mitad de la luz es transmitida en la práctica ).

  La luz transmitida es polarizada en un plano, si se la hace incidir sobre un segundo polarizador cuyo eje es perpendicular al primero,  no se transmite luz a través del segundo polarizador.     Ver figura inferior.

INTERFERENCIA ( BIPRISMA DE FRESNEL)

El biprisma de Fresnel es un prisma de vidrio que se puede considerar compuesto de dos prismas delgados. La luz procedente de un foco luminoso S centrado a la altura respecto al extremo de la distancia   a del punto S llega al biprisma, se refractará en dos haces que parecen provenir de S1 y S2 (que son las imágenes virtuales de S producidas por los prismas del triangulo, respectivamente). Estas dos imágenes virtuales de la rendija S, que se comportan de modo coherente, dan lugar a interferencias en la zona situada a continuación del biprisma. Un esquema de éste se muestra en la Figura 1.

Figura 1

Figura de franjas de interferencia a que da lugar el experimento cuando se ilumina con distintas fuentes luminosas. Las fuentes son LEDs: rojo, amarillo, azul y blanco.

  

 

INTERFEROMETRO FABRY-PEROT

Este interferómetro hace uso de las múltiples reflexiones entre dos superficies parcialmente plateadas y muy próximas entre sí. Parte de la luz se transmite cada vez que llega a la segunda superficie, resultando en múltiples rayos desfasados que pueden interferir unos con otros. El gran número de rayos de interferencia, produce un interferómetro con una resolución extremadamente alta, algo así como lo hacen las múltiples rendijas de una rejilla de difracción, aumentado su resolución.

DIFRACCIÓN

Se denomina difracción cuando una onda atraviesa una ranura o se encuentra con un obstáculo de tamaño comparable a su longitud de onda.