Download
1 / 12

F IS I C A - PowerPoint PPT Presentation


  • 67 Views
  • Uploaded on

F IS I C A. La Luz. e n s ( L a H a y a , 162 9 - i d . , 1695) M at e màt i co , a s t r ó n o mo a c e nti s ta C o n s tant i n H u y g e n s , e s tud i ó e n l a Un i v e rs i dad. Ch r is t ia a n H u y g H i j o d e l p o e ta r e n C o l e g i o de B r e da.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' F IS I C A' - tana-booker


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript

FISICA

La Luz

ens(LaHaya,1629-id.,1695)Matemàtico,astrónomo acentistaConstantinHuygens,estudióenlaUniversidad

ChristiaanHuyg

Hijodelpoetaren ColegiodeBreda.

yfIsicoholandés.

deLeidenyenel

TrabajóconLeeuwenhoekenlosdiseñosdelosprimerosmicroscopiosyrealizóalgunasde

lasprimerasobservacionesdelascélulasreproductorashumanasypropugnólaprimera tesissobreelgermencomocausadelasenfermedades,doscientosañosantesdequeello

sehicierapopular.Huygenslogróexito,dondeGalileohabIafracasado,laconstruccióndel

relojdepéndulo,dotando asIalacienciadeunverdaderocronómetro.Desdeesemomento quedanencompletaobsolescenciaydesusolasclepsidrasyrelojesdearenadeherencia

babilónicaquenohabIansidoposibleremplazarporinstrumentoalgunoantesdelaciertodel

grangenioholandés.

SueducaciónmatemàticaestuvoinfluidaporDescartesquevisitabaocasionalmentealos HuygensysepreocupabaporelprogresomatemàticodeljovenChristiaan.Esteadquirió

unaprontareputaciónencIrculoseuropeosporsuspublicacionesdematemàticasyporsus

observacionesastronómicas,quepudorealizargraciasalosadelantosqueintrodujoenla construccióndetelescopios.Destacan,sobretodo,eldescubrimientodelmayorsatélitede

Saturno,Titàn(1650),ylacorrectadescripcióndelosanillosdeSaturno,quellevóacabo

en1659.

MàstardesetrasladóaParIs,dondepermaneciódesde1666a1681,fechadesuregresoa LaHaya.En1666fuemiembrofundadordelaAcademiaFrancesadeCiencias.

ContemporàneodeIsaacNewton,suactitudmecanicistaleimpidióaceptarlaideade

fuerzasqueactüanadistancia.

ElmayorlogrodeHuygensfueeldesarrollodelateorIa ondulatoriadelaluz,descrita ampliamenteenelTraitédelalumière(1690),yquepermitIaexplicarlosfenómenosdela

reflexiónyrefraccióndelaluzmejorquelateorIacorpusculardeNewton.Lapropuestade

Huygenscayóenelolvido,aplastadaporlaimagenyprestigiodeNewton.


Laópticaestudialanaturalezadelaluz,susfuentesdeproducción,supropagaciónylos

fenómenosqueexperimentayproduce.

Naturalezadela luz

TeorIa corpuscular:fueenunciadaporSirIsaacNewton(aproximadamenteen1666),

quienformulaquelaluzestabaformadaporpequeñoscorpüsculos(partIculas)emitidospor loscuerposluminososquepodIanpenetrarlassustanciastransparentes(fenómenosde refracción:obedecIalasleyesdelamecànica)yreflejarseenlassuperficies deloscuerpos opacos(fenómenosdereflexión).SeutilizóparaexplicarlapropagaciónrectilIneadelaluz.

TeorIa ondulatoria:iniciadapor ChristianHuygens,quienasumIa quela luz estaba

formadaporondassemejantesalasdelsonido(ondaslongitudinales), explicandoenese entonces(1668aproximadamentepublicó suteorIa).Losfenómenosdereflexión,refracción ydoblerefracciónrecientementedescubierto,entrandoenfrancacontradicciónconNewton.

ThomasYoungyAugustinFresnel,enuncianunanueva teorIaondulatoria,lacualenunciaba quelaluzestabaformadaporondassemejantesalasqueseformanenunacuerdaen vibración(ondastransversales)yqueeranemitidasporlos àtomosexcitadosdeloscuerpos luminosos,explicàndoseeneseentonces(1860)losfenómenosdeinterferencia,difraccióny polarización.

ell,sostiene(1873)quelaluzestàconstituidaporonda magnéticaprovocadaporalteraciones delcampoeléctric cuerposluminosos.

1887) experimentalmente, utilizando un circuito el

JamesCleroMaxw

naturalezaelectro losàtomosdelos

Heinrich Hertz (

determinóquelas

stransversalesde

oymagnéticode

éctrico oscilante,

ondaselectromagnéticastienenuncomportamientosemejantealas

ondasdeluz,demostrandoademàsquetenIanigualvelocidaddepropagaciónenelvacIo

conlocualconcluyóquelasondaselectromagnéticasylasdelaluztenIanigualnaturaleza.

TeorIa delosCuanta:fuepropuestaporMaxPlanck(1900),antelaimposibilidadde

explicar un nuevo fenómeno luminoso (fotoelectricidad o efecto fotoeléctrico), teorIaconfirmadayampliadaporAlbertEinstein(1905).EstateorIa consideraquelaenergIa

transportadapor una onda transversal electromagnéticano està distribuidaen forma continua,sinoqueenpaquetesocorpüsculosenergéticos,llamadosfotones.

Conclusión

La luz presenta naturaleza dual: Cuando se propaga (fenómeno de propagación) se

comportacomounaondatransversalelectromagnética;perocuandointeraccionaconla materia(procesosdeabsorciónyemisiónmutua,entrelaluzylamateria)presentacaràcter

corpuscular(corpüsculosenergéticos).

2


Fenómenos delaluz

Reflexióndelaluz

LaluzviajaenlInea rectayaunavelocidadde300.000km/senelvacIo,laquese

considera lavelocidad màximaenelUniversoconocido.Cuando unrayoluminosollegaala superficiedeunmediodedistintadensidad,puedesertransmitidoatravésdeéloreflejado (oambascosas).

Existendostiposdereflexión:especularydifusaloquedependedequetanlisaysuave

eslasuperficiedondeincidenlosrayosluminosos.Sólolareflexiónespecularescapazde producirimàgenes,lascualesseformandondeseinterceptanlosrayosreflejados,parael

casodelasimàgenesrealesyensusprolongacionesenelcasodelasvirtuales.

HayleyesfIsicas quedescribenelfenómenodereflexióndelaluz.Unaleydicequeel

àngulodeincidenciadecadarayoluminoso esigualalàngulodereflexión(verfigura1), respecto delarectanormal(N).Laotraleyestablece quetantoelrayoincidente,comoel rayoreflejadoylanormalestànenunmismoplano.

Reflexiónespecular:Cuandolaluzllegaenformaderayosparalelosincidiendosobreuna

superficieplanaymuylisa,losrayosreflejadossontambiénparalelos(verfigura2).

:Si lasuperficieesrugosa,losrayosreflejadossa elanormalendiferentespuntospuedeserdistinta,p erfigura3).

Reflexióndifusa

direcciones,porqu reflexióndifusa(v

lenentodaslas

roduciéndoseuna

rayo

incidente

rayo

reflejado

a1 a2

Reflexiónespecular

Reflexióndifusa

Segünlaleydelareflexión

se cumplequea1= a2

fig.1

fig.2

fig.3

ElprincipiodeFermaty la ley dereflexión

ElprincipiodeFermatesotra maneradeexpresarlaley dereflexión.Esteprincipiodiceque

unrayodeluzalviajardeunpuntoaotro,siempreloharàporelcaminoqueletome menostiempo.

3


Refraccióndelaluz

Sehaestablecidoquelavelocidaddepropagacióndelaluzdependedelanaturalezadel

medioenquesepropaga.

Igualmentesehacomprobadoquesiunrayoluminoso pasadeunmedioaotro,incidiendo

oblicuamentesobrelasuperficiedeseparacióndeambosmedios,experimentauncambiode dirección en su desplazamiento.Si la incidencia es normal (perpendicular),sólo hay variacióndevelocidad.

Lacausadeestoscambiosdevelocidadydirección,odevelocidadsolamente,enel

desplazamientodelaluz,seatribuyeaciertapropiedadquecaracterizaalosmedios transparentesyquesedenominarefringenciaopoderrefringente.

ElIndicederefracciónabsolutodeunmediodaunamedidacuantitativadesurefringencia,

demodoque,comparandodosmedios,tendràmayorpoderrefringenteaquelquetengaun mayorIndicederefracción.

El fenómenodebidoalarefringenciasedenominarefracción,porlocualsetieneque:

“Unhazluminosoexperimentarefracciónsicambiasuvelocidadosuvelocidadyla

direccióndepropagaciónsimultáneamentealpasardeunmedioaotrodedistinto Indice derefracciónabsolutoorefringencia”

epuedenestablecerselasdosleyessiguientesquerigen

te,lanormalyelrayorefractadoestànenunmismopla “larazónentrelossenosdelosàngulosdeincidencia

Experimentalment

esteproceso:

  • El rayoinciden

  • LeydeSnell:

  • constanteparaunmismopardemedios”

no.

yderefracciónes

senO

n

i

= 2=cte

senO

n

R

1

Porotraparte:

n

v

2=1

nv

12

siendov1 yv2 lasvelocidadesdelaluzenlosmedios

respectivamente.

deIndice derefracciónn1 yn2,

Nota:lavelocidaddelaluzenunmedio(deIndicederefracciónabsoluton)estàdadapor

v=cdondec=3x108m/s(velocidaddelaluzenelvacIo)

n

4


DelaleydeSnellpuedendeducirse,ademàs,lassiguientesconclusionesdeimportancia:

  • Siunrayoluminoso,pasaoblicuamentedeunmediodemenorIndice derefracción

  • absolutoaotrodemayorIndice derefracciónabsoluto,serefractaacercàndoseala normal.

  • SiunrayoluminosopasaoblicuamentedeunmediodemayorIndice derefracción

absolutoaotr

normal.

alejàndosedela

odemenorIndice derefracciónabsoluto,serefracta

AngulolImite

Comosedijoanteriormente,siunrayoluminosopasaoblicuamentedeunmediodemayor

Indice derefracciónabsolutoaotrodemenorIndice derefracciónabsoluto,serefracta alejàndosedelanormal.

Deestemodoamedidaqueelàngulodeincidenciasevahaciendomàsgrande,elàngulode

refracciónpuedellegaracrecertantoqueelrayorefractadoemerjaporlasuperficiede separaciónconunvalorde900.

Porlotanto,àngulolImiteeselàngulodeincidenciaparaelcual elànguloderefracciónvale

900.

SielsegundomedioeselaireoelvacIo,elàngulolImiteescaracterIsticodelasustanciay

sellamaángulolImitedelasustancia.

Silaluzincide enlasuperficiedeseparacióndedosmediosdesdeelmediodemayorIndice

derefracciónconunàngulomayorqueelàngulolimite,elfenómenoquesepresentase conoceconelnombredereflexióninternatotal.

5


Refracciónen laatmósferaterrestre.

Deespecial importancia,comoejemploderefracción,eslamarchadelaluzprovenientede

los astrosatravésdelas numerosascapasdeaire,dedensidadescrecientesydeIndicesde refraccióntambiéncrecientes,queconstituyenlaatmósferaterrestreyqueaquelladebe atravesar.

Unrayodeluzquepenetreenlaatmósferaoblicuamente, experimentasucesivas refracciones alatravesarcadaunadeestascapasdedistintoIndicederefracciónabsoluto, acercàndosealanormal.

Sol

Sol

Horizontegeométrico

Sol Tierra

atmósfera: el solseveapesar deestaralgo masbajoqueelhorizonte

Refracción enla

geométrico

fig.4

Unobservadorveràelastroenladireccióndelültimorayorefractadoyesporestoqueel

astropareceencontrarseaunaalturamayorsobreelhorizontequelaquetienerealmente. Debidoaesto,porejemplo,lasestrellasnosevenensusposicionesverdaderas, amenos quesehallenenelcenit,osea,verticalmentesobreelobservador.Elmismofenómeno explicatambiénelhechodequesepueda vereldisco solar olalunaaüncuandoelastro se encuentreunpocomàsabajodelhorizontegeométrico.

Unfenómenoterrestre,producidoporlarefracciónenlaatmósferaylareflexióntotal,esel

espejismo,elcuales frecuenteenlosdesiertosycaminos,endIasdeintensocalor.El calentamientodelas capasdeaireencontactoconlatierratrae consigounadisminuciónde ladensidadeIndicederefraccióndeestascapas,demodoquelas màsbajasresultanahora menosdensasyposeenunmenorIndice derefracciónabsolutoquelassuperiores.Esto explicalascapasdeaguaqueseaprecianaladistanciaenuncamino,durantelosdIas calurososperoenrealidadloquesevenoessinounapartedel cieloazulreflejado.

6


Dispersión

Lamayorpartedeloshacesluminososestànformadospormezclasderayos.FIsicamente

cadarayocorrespondeaunalongituddeondadistinta.Estoimplicaquecuandounhaz luminosoatraviesadeunmedioaotro,notodoslosrayosserànrefractadosconelmismo

àngulo.Mientrasquelavelocidad,enelvacIo, eslamismaparatodaslaslongitudesde onda,noocurrelomismocuandoseestàenunmediomaterial; cadarayotieneuna velocidad distinta.LoanteriorsedebeaqueelmediomateriallepresentaunmayorIndice derefracciónalosrayosconmenorlongituddeondayviceversa.

Podemosdecir,entonces,quelavelocidaddelrayodependeràdesulongitud.Sediràque unmedioproducedispersióncuandopresentaestapropiedad.

Unejemplodeestosepuedeobservarenelprisma(fig. 5). Sisehaceincidirunrayodeluz blancaseobtendrànunaseriedecoloresenlaotracara.Alconjuntodecoloresquese

obtiene,usualmente,sedaelnombredeespectro.

fig.5

ElColory lalongituddeonda

Elfenómenodeladispersiónplanteadeinmediatolapreguntaaquéeselcolor?Adhiriendo

almodeloondulatoriounointerpretacadacolorcomounaondacon“longituddeonda“ caracterIstica.Lalongituddeondaylavelocidaddelaluzenelmedioestànrelacionados

mediante:

.=v

donde.: longituddeonda,v:velocidadyf:frecuencia.

f

Lasiguientetablanospresentalaslongitudesdeondaparadistintoscolores.Paraobtenerel

valor delafrecuenciabastareemplazarenlaecuaciónanteriorelvalor delavelocidaddela luzenelvacIo.

7


ElColory elIndice deRefracción

Delodiscutidoanteriormentesepuedenobtenerlassiguientesconclusiones:

El vidrio,sidescomponelaluzencolores,esunmediodispersivo.

MidiendolosàngulosdecadacoloryaplicandolaleydeSnellesposiblecalcularelincidederefraccióndelmedio,conello,lavelocidaddelaluzenelmedio.

Enotraspalabras,lasustanciadequeestahechoelprismatieneunIndicederefracción

distintoparacadacoloryporsupuesto, unadesviación(ànguloderefracción) distintapara cadacolor.Elcolormenosdesviado eselrojoyelmàsdesviado elvioleta.Enesemismo ordendecrecenlaslongitudesdeondademodoqueamayorlongituddeondacorresponde

menordesviación(amayorlongitud deonda,unamismasustanciaofrecemenorIndicede refracción).

Nota:Decimosqueunobjetotieneuncolorcuando, conpreferencia,reflejaotransmitelas

radiacionescorrespondientesatalcolor.Porejemplo,uncuerpoesrojocuandoabsorbeen casisutotalidad,todaslasradiacionesmenoslasrojas,lascualesrefleja.

Elcolordeloscuerposnoesuna

naturalezadelaluzquereciben.

propiedad

intrInseca

de

ellos,

sino

quevaligadoala

omagnético

ctroelectromagnéticoalconjuntodeondaselectromagné tadolaslongitudesdeondaenrelaciónaltamañodec namedida,ysehaindicadoelnombrequetienecada

Espectroelectr

Sedenominaespe

6se hanrepresen familiares, enalgu supuesto,esluz.

ticas.Enlafigura

osasquenosson radiaciónque,por

fig.6

8


EJEMPLOS

1.

Cuandounaondaelectromagnética pasadeunmedioaotrodisminuyesulongitudde

ondaenundécimo,entonceselperiododelaonda

A)

B)

C)

D)

E)

nocambia.

disminuyeenundécimo.

aumentaenundécimo.

disminuyeendosdécimos.

aumentaendosdécimos.

2.

Enlafigura7serepresentaunaondaquepasadeunmedioaotro.Conbaseenla

figuraescorrectodecirquelosfenómenosqueseobservanson

A)

B)

C)

D)

E)

dispersiónyreflexión.

difracciónyreflexión. difracciónyrefracción. reflexión

dispersió

a

a

yrefracción.

nyrefracción.

fig

.7

3.

Un

rayodeluzviajapor

elvacIo yluegoatraviesatreszonascuyosIndices de

refracciónsonn1,n2yn3.Sin1>n2>n3,entoncesrespectoalarapidezdelaluzse

afirmaque

vacIo

n1

1

n2

2

n3

3

fig.8

A)

B)

C)

D)

E)

eslamismaentodaspartes.

delastreszonasdondeviajamàsràpidoesenlazona1.

enelvacIo esmenorquelarapidezencualquieradelastreszonas.

esmayorenelvacIoperoenlastreszonaseslamisma.

delastreszonasdondeviajamàsràpidoesenlazona3.

9


PROBLEMASDESELECCIÔNMULTIPLE

1.

aCuàldelassiguientesondascorrespondea laquetienemenorlongituddeonda?

A)

B)

C)

D)

E)

Ondascorrespondientesalazul.

Ondasinfrarrojas. OndasderayosX. Luzultravioleta.

Ondascorrespondientesalamarillo.

2.

Al realizarlassiguientesafirmaciones:

I)

II)III)

LaluzviajaenlInea recta.

Laluzesunaondatridimensional.

Laluzesunaondaelectromagnética.

Es(son)verdadera(s)

.

A)

B)

C)

D)

E)

sóloI.

sóloII. sóloIII. sóloIyII I,IIyIII.

3.

Laimagenmuestraunatazayunapersonaquemiralataza(fig.9),seintroduceuna

monedade100pesosenlataza,colocàndolahaciaelladoinferiorizquierdo, detal formaquelapersonanoescapazdeverlamonedaamenosqueseacerqueuna distanciamuypequeña.Siluegosevierteaguaenlatazaocurriràque

fig.9

A)

B)

C)

D)

E)

seguiràsinverlamonedayaqueestanosubeporsermàsdensaqueelagua.

lamonedasubiràyasIpodràverla.

podràverlamonedagraciasaladifracciónqueseproduce

podràverlamonedaporelmayorIndicederefraccióndelaguarespectoalaire.

ningunadeellas.

10


4.

Unhazdeluzpasadeunmedioaotromediodistinto,entoncesdelassiguientes

situacionesmostradasenlassiguientesfigurases(son)posible(s)

I)

II)

III)

A)

B)

C)

D)

E)

sóloI.

sóloII. sólo III. sóloIyII. sóloIyIII.

5.

Respectoalarapidezdelasondaselectromagnéticasqueseencuentranenelespectro

visible,escorrectodecirque

A)

B)

C)

D)

E)

laluzrojasiempreviajamàsràpidoquelaluzazul.

laluzazulsiempreviajamàsràpidoquelaluzroja. siemprelaluzrojayluzazulviajanconlamismarapidez. enelvacI

enunpri

otodosloscoloresviajanconlamismarapidez.

smalaluzazulviajamàsràpidoquelaluzroja.

uzsemueveendosmedios,aguayaire,alrespecto

6.

Un

rayodel

yconsiderando

la

figura10,seafirmacorrectamenteque

1

2

fig.10

A)

B)

C)

D)

E)

lazona1esaireylazona2esagua.

lalongituddelaondaenlazona1esmayorqueenlazona2.

lafrecuenciaenlazona2esmayorqueenlazona1.

larapidezdelaondaenlazona2esmayorqueenlazona1.

en1y2laslongitudesdeondasoniguales.

7.

Esincorrectoafirmarrespectodelasondaselectromagnéticasque

A)

B)

C)

D)

E)

elmicroondasusadoparacalentarlacomidaemiteondaselectromagnéticas.

uncelularemiteondaselectromagnéticas.

lacentralesnuclearesemitenondaselectromagnéticas.

loscablesdealtatensiónubicadosenlaciudademitenondaselectromagnéticas.

ningunadeellassepuedepropagaratravésdeunsólido.

11


8.

Sehaceincidirsobreunprismaunrayodeluzblanca,detalformaqueelrayoinicial

seseparaenlosdistintoscoloresquecomponenlaluzblanca,talcomoseapreciaenla figura11.RespectoalosrayosA,ByC,provenientesdeestaseparaciónseafirmaque alcompararlosentreellos

luzblanca

A)

B)

C)

D)

E)

lostrestienenlamismafrecuencia.

lostresposeenlamismalongituddeonda.

lostresviajanconigualrapidezdentrodelprisma.

eldemayorlongituddeondaesA.

elqueviajamàsràpidoesC.

C

B

A

fig.11

9.

IndiquesiesverdaderoconunaVysiesfalsoconunaFparacadaunadelas

afirmacionessiguientes,ordenandolasrespuestasenelmismoordenenqueaparecen lasafirmaciones.Seafirmaque

  • lasestrellasnoestànenlaposiciónquelasvemosdesdelasuperficieterrestre

  • debidoaqueenlaatmósferaseproducerefracción.

  • losespejismosquevemosenlacarreteraalconducirunvehiculoseoriginangracias aqueseproducereflexióntotaldelaluzentrelascapasdeaireenlaatmósfera.

  • podemosv

erunarcoirisgraciasalareflexióndelaluz.

indicadoen

Escorrectolo

A)

B)

C)

D)

E)

VVV

FFF

VFV

FVF

FVV

10.

aCuàldelassiguientesondaselectromagnéticastienemayorrapidezenelvacIo?

A)

B)

C)

D)

E)

luzultravioleta.

luzinfrarroja.

rayosX.

rayosgamma.

ninguna,yaquetodasviajanconlamismarapidez.

CLAVESDELOSEJEMPLOS

1A

2D 3E

12


ad