Óptica
¿Qué es la Óptica?
“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.”
Ricardo
Santiago Netto. (2013). Física-óptica. 10 de noviembre de 2016, de Fisicanet
Características de las ondas luminosas
-Las ondas luminosas son ondas electromagnéticas.
-Tienen la misma naturaleza de las de la radio, de las
cuales se diferencian por tener una mucho más alta frecuencia y un mucho más
chico largo de onda.
-De la frecuencia y del largo de onda de la luz dependen
los colores.
-Las de onda más larga y más baja frecuencia producen la
sensación de rojo
-Las de onda más corta y más alta frecuencia la sensación
de violeta.
-Una luz formada por todos los colores se dice que es
blanca.
-Una de un solo color se llama monocromática.
-Haciendo pasar un haz de luz blanca a través de un prisma
se ven todos los colores de los cuales está compuesta.
Las ondas luminosas pueden
producir muchos fenómenos distintos, como reflexión, refracción, dispersión, difracción,
polarización, etc. son desviadas por los lentes y los espejos, y esto permite
construir instrumentos capaces de producir imágenes, incluso con mucho aumento,
como en el microscopio, en el telescopio, etc.
Algunas propiedades de la luz
La luz presenta tres propiedades características:
Espectro de la Luz
“Se
denomina espectro visible a la región del espectro electromagnético que el ojo
humano es capaz de percibir. A la radiación electromagnética en este rango de
longitudes de onda se le llama luz visible o simplemente luz. No hay límites
exactos en el espectro visible; un típico ojo humano responderá a longitudes de
onda desde 400 a 700 nm aunque algunas personas pueden ser capaces de percibir
longitudes de onda desde 380 a 780 nm.”
“Cuando
se hace pasar la luz a través de un prisma óptico se produce el efecto llamado
dispersión que consiste en la separación de las distintas longitudes de onda
que forman el rayo incidente.”
Si se
hace pasar la luz blanca por una sustancia antes de atravesar el prisma sólo
pasarán aquellas longitudes de onda que no hayan sido absorbidas por dicha
sustancia y obtendrá el espectro de absorción de dicha sustancia. La imagen
siguiente muestra el espectro de absorción del sodio.
“La luz
blanca produce al descomponerla lo que llamamos un espectro continuo, que
contiene el conjunto de colores que corresponde a la gama de
longitudes de onda que la integran.”
Espectro continúo
“Sin embargo, los elementos químicos en estado gaseoso
y sometido a temperaturas elevadas producen espectros discontinuos en los que
se aprecia un conjunto de líneas que corresponden a emisiones de sólo algunas longitudes
de onda. Observe la imagen que muestra el espectro de emisión del Na (sodio):
Espectro discontinuo
“El conjunto de líneas espectrales que se obtiene para un elemento
concreto es siempre el mismo, incluso si el elemento forma parte de un
compuesto complejo, y cada elemento produce su propio espectro diferente al de
cualquier otro elemento. Esto significa que cada elemento tiene su propia firma
espectral.”
“Si
se hace pasar la luz blanca por una sustancia antes de atravesar el prisma sólo pasarán aquellas longitudes de onda que no
hayan sido absorbidas por dicha sustancia y obtendrá
el espectro de absorción de dicha sustancia. La imagen siguiente muestra el
espectro de absorción del sodio.”
¿Qué longitud de onda requiere la fotosíntesis?
La clorofila a (R
= --CHO) absorbe sus energías de longitudes de onda correspondientes a los colores que van del violeta azulado al anaranjado-rojizo
y rojo.
Luz Para la fotosíntesis.
La fotosíntesis es un fenómeno biológico
fundamental para la vida en nuestro planeta. Al parecer, la activa producción
de oxígeno por parte de algunos organismos que utilizan la luz del Sol para
generar sus nutrientes, determinó que nuestro planeta contara con la atmósfera
que actualmente tiene; es decir, una atmósfera que contiene oxígeno, gracias al
cual pueden surgir organismos que lo utilizan y que se alimentan, entre otras
cosas, de plantas. Así se creó una complicada cadena de sobrevivencia en la que
los organismos fotosintéticos, y aquí incluimos desde las bacterias hasta las
plantas, desempeñan un papel muy importante. El proceso de la fotosíntesis hace
posible la utilización de una parte de la gran cantidad de energía que despide
el Sol.
La
fotosíntesis es un proceso que incluye un fenómeno de captación de luz y otro
conocido como de óxido-reducción. La luz es recogida (absorbida) por pigmentos
conocidos como clorofilas, que están siempre asociados entre sí formando grupos
de cientos de moléculas que tienen la función de antenas captadoras de luz.
El
sol emite radiaciones electromagnéticas de diferente energía y longitud de
onda, desde los rayos X y los Ultraviolados (UVA) hasta las ondas infrarrojas y
las ondas de radio, pasando por la luz visible.
Algunas
radiaciones, como los rayos UVA, tienen mucha energía y son nocivos para los
seres vivos. La capa de ozono de la atmósfera evita que estas radiaciones
lleguen a la Tierra.
De
toda la energía radiante del sol, la planta solo aprovecha la luz visible (radiación
lumínica o luz), del rojo al violeta. Solo el 40% de la radiación solar es
aprovechable por las plantas.
La planta contiene
diferentes pigmentos que absorben la luz. El más común es
la clorofila. La clorofila es de
color verde porque la absorción de luz verde es menos intensa y, por tanto,
nuestros ojos perciben la radiación verde reflejada por las hojas.
Pero
no toda la energía de la luz es aprovechada por la planta. En general, solo del
orden de un 18% puede ser aprovechada para realizar fotosíntesis. Se trata,
desde este punto de vista, de un proceso poco eficiente.
Solo
la radiación lumínica es útil para realizar la fotosíntesis
Liberación de ATP y NADP*H
Fotoquímica: ocurre de día, en
esta etapa se capta luz para formar ATP, y CO2 para formar NADPH. En esta etapa
se libera oxigeno— Biocinética: ocurre de día y de noche pues no depende de
la luz solar, se ocupa el ATP y NADPH para la fijación del CO2, con esto se
permite la sintonización de glucosa y otras moléculas orgánicas.
La producción de ATP y de
NADPH tiene como fin proporcionar la energía para la síntesis de las moléculas
de azúcar (glucosa). Las reacciones que se llevan a cabo en el cloroplasto, o
en términos más sencillos, en las hojas de las plantas, se pueden dividir en
aquéllas dependientes de la luz, y las que ocurren en la obscuridad.
EL SOL irradia hacia la Tierra
una gran cantidad de luz, la cual es utilizada por los organismos equipados
para retener la energía que ésta proporciona. De la enorme cantidad de luz que
nuestro planeta recibe, sólo se aprovecha parte de ella o que ocurre es que 50%
de ésta es reflejada por las nubes y la atmósfera; y del otro 50% que logra
penetrar a la superficie del planeta, 40% se pierde nuevamente por reflexión,
debido a la gran superficie reflectora que presentan los océanos, de tal forma
que sólo nos queda un 10%, el cual es aprovechado por las plantas y por
pequeños organismos que, como ellas, utilizan la luz para obtener su energía y
así sobrevivir.
Fenómenos de las lentes
Las lentes son
un instrumento óptico muy importante, por tanto, en el estudio de la óptica
física.
Llamamos lentes a unos medios transparentes que están limitados por dos superficies, de las cuales una al menos debe ser curva.
– Lente convexa o convergente:Este tipo de lentes tiene mayor grosor en el centro que en los extremos. Como podemos ver en la imagen hay tres tipos de lentes convergentes: la lente (1) es biconvexa, (2) es plano convexo y la (3) es menismo convergente o cóncava convexa. La diferencia entre ella depende del valor de los radios de las caras. Todas ellas se representan mediante una línea que tiene dos puntas de flecha en ambos extremos.
Llamamos lentes a unos medios transparentes que están limitados por dos superficies, de las cuales una al menos debe ser curva.
– Lente convexa o convergente:Este tipo de lentes tiene mayor grosor en el centro que en los extremos. Como podemos ver en la imagen hay tres tipos de lentes convergentes: la lente (1) es biconvexa, (2) es plano convexo y la (3) es menismo convergente o cóncava convexa. La diferencia entre ella depende del valor de los radios de las caras. Todas ellas se representan mediante una línea que tiene dos puntas de flecha en ambos extremos.
Lente cóncava o divergente:Al contrario que las lentes convergentes, éstas son más delgadas en la
parte central que en los extremos y están curvadas hacia dentro. Como podemos
ver en la imagen hay tres tipos: la lente (4) es bicóncava, (5) es plano cóncava
y la (6) es menisco divergente o convexa cóncava. Todas ellas se representan a
través de una línea recta que acaba en ambos lados por puntos de flecha
invertidas.
-Si la lente tiene las dos superficies convexas, entonces
los rayos de luz saldrán paralelos al eje óptico convergiendo en un foco que
está situado en el lado de la lente opuesta al objeto.
– Si una de ellas es cóncava y la otra convexa, entonces los rayos salen de forma divergente formando imágenes virtuales, reducidas pero que no están invertidas.
– Si una de ellas es cóncava y la otra convexa, entonces los rayos salen de forma divergente formando imágenes virtuales, reducidas pero que no están invertidas.
Laura. (20 de diciembre de 2012). Tipos de lentes. 10 de Noviembre de 2016, de La Guía Sitio web: http://fisica.laguia2000.com/general/tipos-de-lentes
La reflexión de la luz
Al igual que la reflexión de
las ondas sonoras, la reflexión luminosa es un fenómeno en virtud del cual la
luz al incidir sobre la superficie de los cuerpos cambia de dirección,
invirtiéndose el sentido de su propagación.
Ejemplo de Reflexión:
En cierto modo se podría
comparar con el rebote que sufre una bola de billar cuando es lanzada contra
una de las bandas de la mesa.
La visión de los objetos se
lleva a cabo precisamente gracias al fenómeno de la reflexión. Un objeto
cualquiera, a menos que no sea una fuente en sí mismo, permanecerá invisible en
tanto no sea iluminado. Los rayos luminosos que provienen de la fuente se
reflejan en la superficie del objeto y revelan al observador los detalles de su
forma y su tamaño.
De acuerdo con las
características de la superficie reflectora, la reflexión luminosa puede ser
regular o difusa. La reflexión regular o total tiene lugar cuando la
superficie es perfectamente lisa. Un espejo o una lámina metálica pulimentada
reflejan ordenadamente un haz de rayos conservando la forma del
haz. La reflexión difusa se da sobre los cuerpos de superficies más o
menos rugosas.
El ángulo de
incidencia ð es el formado por el rayo incidente y la normal.
El ángulo de reflexión ð' es el que forma la normal y el rayo
reflejado. Con la ayuda de estos conceptos auxiliares pueden anunciarse las
leyes de la reflexión en los siguientes términos:
1. ª Ley. El rayo
incidente, la normal y el rayo reflejado se encuentran sobre un mismo plano.
2. ª Ley. El ángulo de
incidencia es igual al ángulo de reflexión (ð = ð').
La refracción de la luz
Se denomina refracción
luminosa al cambio que experimenta la dirección de propagación de la luz cuando
atraviesa oblicuamente la superficie de separación de dos medios transparentes
de distinta naturaleza. Las lentes, las máquinas fotográficas, el ojo humano y,
en general, la mayor parte de los instrumentos ópticos basan su funcionamiento
en este fenómeno óptico.
El fenómeno de la refracción
va, en general, acompañado de una reflexión, más o menos débil, producida en la
superficie que limita los dos medios transparentes. El haz, al llegar a esa
superficie límite, en parte se refleja y en parte se refracta, lo cual implica
que los haces reflejado y refractado tendrán menos intensidad luminosa que el
rayo incidente. Dicho reparto de intensidad se produce en una proporción que
depende de las características de los medios en contacto y del ángulo de
incidencia respecto de la superficie límite. A pesar de esta circunstancia, es
posible fijar la atención únicamente en el fenómeno de la refracción para
analizar sus características.
La difracción de la luz
Así como refractar es “desviar”
la difracción es bordear, este fenómeno, está más asociado, con las ondas
mecánicas, de una manera más asimilable, pero las ondas electromagnéticas
(léase “luz”) también presentan este fenómeno, prueba de ello es un suceso que
ocurrió en un eclipse de sol, mientras se observaba una estrella, el eclipse
“desviaba “los rayos de luz de aquella estrella emisora y daba una ubicación
errónea de su ubicación, después del eclipse, en la misma noche, se volvió a
mirar la estrella y esta se Había “movido” de su anterior ubicación esto
indicaba que la luz bordeaba el sol, dando la impresión de dar otra ubicación.
A continuación, este link te llevara a un vídeo en el cual podrás ver un ejemplo de el sonido en Acústica a través de un experimento junto con su explicación:
Ojo con la redacción y la ortografía!! Faltan las referencias.
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