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Teoría óptica l

Teoría óptica l.mp4

Física - PCE

Tema 5. Óptica geométrica

Bueno, estamos en el último vídeo de teoría con el último tema, que es el tema de óptica. Así que ahora lo vamos a separar en dos temas, que es el tema de óptica, física y luego el tema de óptica geométrica. Vale, empezamos con el tema de óptica, física, óptica, física. Vamos a analizar cuando entra un rayo incidente, Pues siempre me paso. Diapositiva. Vale, cuando entra un rayo incidente. Cuando un rayo incidente incide en otro medio, se cambia de medio este rayo. Bueno, a no ser en justo un caso concreto donde el rayo no se refleja, este rayo lo que pasará es que o se reflejará o se refracta. Por ejemplo, cuando tenemos un vaso lleno de agua y ponemos una cuchara dentro de ese vaso vemos como la cuchara que se tuerce cuando cuando tú la ves, la parte de la cuchara fuera del vaso lleno de agua. Cuando ves para fuera y cuando ves la parte de la cuchara dentro ves cómo que se dobla, pero en realidad no se dobla. Es fruto de los rayos de luz que se desvían al cambiar de medio. O sea, al entrar el agua y hace ese efecto. Así que aquí pasa lo mismo. Tenemos, por ejemplo, el Esto blanco es un medio. Esto así grisáceo es otro. Imaginemos que esto es el aire y esto es el agua. Entonces, si tenemos un rayo incidente, cuando entre al agua se refracta, que es lo que decimos y como veis, se desvía un poco. Hay casos, por ejemplo, en el que este medio en lugar del agua, sea, por ejemplo, cualquier otro medio. Puede haber algún medio en concreto que si incide un radio en lugar de retractarse y cambiar de medio el rayo no puede cambiar de medio, sino como que rebota. Entonces es lo que vemos que el rayo es reflejado. De acuerdo. Podría pasar por un espejo, un espejo, por ejemplo, reincide, pero en lugar de cambiar de medio, todo lo contrario se refleja. Entonces, qué es lo que debe haber? Algo que nos indica cuando se refracta el radio cuando se tuerce. Dicho de una manera, tiene que haber algo que nos diga cuánto se refracta, si se refracta mucho, si sigue la misma trayectoria, si se refracta por aquí, por aquí, si se refracta por aquí, por aquí, si se refracta mucho o poco. Entonces eso nos lo indicará. El índice de refracción. Cada medio tiene su propio índice de refracción. El aire tiene un índice de refracción y este otro medio también tiene otro índice de refracción. Cómo se calcula este índice de refracción es esto se representa por una N y es C. O sea, la veloz decía la luz en el vacío, que es tres por diez a la ocho dividido entre V que V es la velocidad de la luz en el medio en el que estamos, en el medio, en el en el que queremos calcular el índice de refracción. Por ejemplo, en el aire el índice de refracción es uno. Por qué? Porque fe es uno. Hay C es la velocidad de la luz dividido entre la velocidad en el aire y la luz también es T. Así que tenemos t entre C es igual a uno. En cambio, si en el momento en el que el el radio no, O sea, en el momento en el que el medio cambia, por ejemplo, imaginemos que esto es el agua. El índice de refracción será C dividido entre la velocidad de la luz en el agua y nos dará un número más grande que uno. Y ese número será el índice de refracción lo el valor mínimo que puede haber. Bueno, será el caso de C. Dividido en tres C que nos dará un índice de refracción uno. Es decir, en el aire, el índice de refracción es uno a la que la velocidad en el medio es más baja que la velocidad de la luz que la velocidad. O sea, a la que en el medio la velocidad es más baja que C. O sea, cualquier otro medio. Entonces el valor del índice de refracción será más grande que uno vale uno en el aire y más de uno en cualquier otro medio. Esto es Así es como se calcula. Luego tenemos otra manera de calcular el índice de refracción. Cómo? Landa Landa es un cero y entre Landa, qué es esto? Antes de entrar aquí, os explicaré esto aquí. Cuando un rayo luz no deja de ser una onda en física cuántica hemos visto que es tanto una onda como partícula. Aquí nos centramos sólo en como onda. Es una onda como es así va viniendo la onda y cambia cuando cambia de medio. Pues se desvía esa onda. Entonces, qué sucede con la onda? Cuando cambia de medio aquí cambia de medio. Qué sucede? Pues que siempre Y esto se aplica siempre que la onda de luz cambia de medio, la frecuencia no cambia, siempre es la misma. Lo que sí que cambiará al cambiar de medio será su longitud de onda. Es decir, por ejemplo, aquí la longitud será O sea, se irá así la onda y al desviarse aquí, al cambiar la frecuencia, no cambia, no cambia. Lo que sí que cambiar es los objetos de onda. De acuerdo? Y esto es importante guardarse la frecuencia no cambia y la longitud de onda sí. Entonces otra manera de calcular el índice de refracción en un medio es dividiendo el índice de refracción sub cero, Que esto es el Ay, el índice de refracción No, el Landa es un cero, que esto es la longitud de onda de O sea, esta fórmula aquí vale la velocidad, la dividido entre la frecuencia, es decir, la o sea, esta alambrada es un cero. Es la longitud de onda que tiene ese rayo de luz, eh? En el es en, en, en en en el espacio o sea en el en el aire. Vale, O sea, la longitud de onda que tiene en el vacío en el aire dividido entre la longitud de onda que tiene en ese medio en concreto. Es decir, otra manera de calcular el índice de refracción es C dividido entre la frecuencia dividido entre la entre la longitud de onda que tiene en este medio. De acuerdo, entonces, una vez entendido esto, cómo podemos calcular esta longitud de onda de aquí abajo? Cómo podemos calcular la longitud de onda que tiene mi rayo de luz en mi medio En un medio concreto? Pues será esa longitud de onda. Se calcula con C dividido entre N por F C. Dividido entre N por F, siendo n el índice de refracción. Si os dejáis este Landas sub cero C entre F, la N aquí es igual a uno. Por qué? Porque estamos en el aire. O sea, el Landa sub cero es la longitud de onda de la luz en el aire que la longitud de onda de la luz en el aire C dividida entre la frecuencia F entre la frecuencia de la onda. Entonces la manera de calcular la longitud de onda la manera de calcular la longitud de onda en la recargo. El objeto de onda en un medio en concreto, pues esté dividido entre el índice de refracción de ese medio por la frecuencia que la frecuencia da igual la frecuencia en que medio. Porque, como hemos dicho, la frecuencia no cambia y luego quiero recargar esta última ecuación que existe aquí. Si tenemos dos medios, el medio uno y el medio dos los podemos igualar de la siguiente manera el índice de refracción del medio uno por la longitud de onda del medio dos es igual al índice de refracción del medio dos por la longitud de onda del medio dos. Esto de acuerdo importante aquí cómo calcular los índices de refracción, las longitudes de onda según el medio en el que estemos. Y bueno, esta igualdad de aquí Ahora pasamos me voy a mover la cámara a la refracción en concreto, cuando tenemos refracción, es decir, cuando el rayo no rebota así, no rebota, no se refleja, sino que entra en el medio. Tenemos refracción y cuando hay refracción se puede aplicar la ley de Snell, que la ley de Snell dice que si os fijáis aquí siempre tendremos hay que hacer. Cuando cambiamos de medio, creamos trazamos esta línea normal imaginaria, como veis, esta línea normal hacia abajo. Y cuando hablamos de ángulos, el ángulo de este rayo incidente y el ángulo de este rayo refracta es el ángulo comparado con la normal donde según la ley de es Nell. Lo que tenemos es que el índice de refracción del medio uno o sea el índice de este medio por el seno de Teta uno por el seno de este ángulo que forma el rayo incidente. Esto es Z uno comparado con la normal es igual al índice de refracción del medio dos por el seno del ángulo refracta, que es el es el ángulo comparado con la normal. Este ángulo de aquí comparado con la normal. Este es Z sub dos. Y con esto podemos resolver ejercicios con esta ley con la ley de Snell. Como veis, vale, aquí veis claramente que es n uno que es n dos del ángulo del medio uno y el ángulo del medio dos siempre comparado con la línea normal, con la recta normal. No cojáis este ángulo ni cojáis éste es el ángulo con respecto a la recta normal el te uno y el dos otra manera se puede aplicar La ley de Snell es de la siguiente manera. Bueno, esto lo podéis reordenar para que os quede así. El seno del ángulo uno dividido entre el seno del ángulo dos es igual a n dos divido entre N uno. Esto se hace a partir de esta reordenando, pero también es igual a la velocidad de la luz en el medio. Uno dividido entre la velocidad de la luz en el medio dos. Y también es igual a la longitud de onda en el medio. Uno dividido entre la longitud de onda en el medio dos. Vale, fijaos que aquí el medio dos está arriba, pero aquí luego son el medio uno los que están arriba. Esto también se puede utilizar en el caso de que os pidan algo. De acuerdo? Esto de aquí. Bien, acordaos sobre todo esto es lo importante. Pero de aquí también pueden caer cosas. Así que ésta también seros la que es fácil. Vale, Sabéis que n dos entre N uno puede ser la longitud de onda en el campo uno y entre la longitud de onda en el medio dos o la velocidad de la luz en el medio uno y entre la velocidad de la luz en el medio dos. Quedaos con estas dos fórmulas. Luego pasamos al ángulo límite. Éste es el caso en el que estamos. Entra un rayo que se refracta a medida que este ángulo y lo vamos aumentando llega a un punto en el que el ángulo y es de tal manera que en el segundo medio, el rayo Refracta será así paralelo a la división entre los dos medios. O sea, llegará el punto en el que el ángulo del radio refracta del rayo Refractada serán noventa grados. O sea que tendrá de aquí aquí noventa grados, Pam. Entonces es el ángulo. Incidente del El ángulo del rayo. Incidente Cuando el radio queda así. Plano. Dicho de una manera tiene un nombre. Se llama lo que llamamos el ángulo límite o ángulo crítico. Y cómo encontramos este ángulo límite? Pues muy fácil. Aunque estemos aquí, aún se puede utilizar la ley de Snell porque sigue siendo un rayo Refracta. No es reflejado. Es que la podemos seguir utilizando. Y es muy fácil. Simplemente utilizamos la ley de Snell. Sólo que aquí en el medio dos el ángulo. Lo sustituiremos por noventa grados. Aplicando aquí la ley de Snell. Escribimos lo mismo el teta que encontremos aquí. O sea, este ángulo de aquí será el ángulo límite. Queremos encontrar este ángulo y el para que sea el ángulo límite. Este ángulo aquí tiene que ser noventa grados que sustituimos por noventa. El seno de noventa es uno. Así que esto es N uno por el seno del ángulo límite. Es igual a N dos. Entonces, dejando el seno, tenemos esto de aquí. El seno del ángulo límite es N dos entre N uno y despejando el ángulo límite, tenemos que el ángulo límite es igual al seno del índice de refracción del medio. Dos divido entre el índice de refracción del medio uno. Así se encuentra el ángulo límite. Y luego, como veis, si seguimos aumentando aún más el ángulo, o sea, esto el ángulo lo vamos aumentando a medida que vamos aumentando este ángulo de aquí. El radio refracta también va subiendo hasta llegar al punto que queda en el ángulo límite y se llama ángulo límite. Porque cuando tú pases el ángulo límite, o sea, cojas un valor más grande que el ángulo límite, pasará directamente a ser un rayo refle reflejado que como veis que será el caso que veremos ahora reflexión o a veces le le llamamos reflexión total. A veces lo llaman reflexión total también. Y qué es esto? Que cuando el rayo queda como el está en el. O sea, cuando tenemos el ángulo límite, queda por aquí el ángulo refracta y a la que aumentamos un poco más el rayo y al momento, claro, pasa a ser refracta. Y qué pasa con Refracta aquí cuando el ángulo es refracta, es decir, que rebota ya no podemos utilizar la ley de Snell. A cambio, utilizamos otra propiedad, que es la propiedad de reflexión que nos dice que el ángulo del rayo incidente es igual al ángulo del rayo refracta. Es decir, que este ángulo incidente es igual al ángulo del rayo. Me parece que han deshecho. Refracta quería decir reflejado. O sea, el ángulo incidente es igual al ángulo reflejado. Este ángulo aquí es igual a este ángulo. Aquí acordaos que siempre los ángulos los medimos comparados con la normal. Esta y ya está. En el caso de que sea reflexión, es tan fácil como que estos dos ángulos son iguales y ya está. Y para encontrar el ángulo límite, el ángulo refracta tiene que ser igual a noventa, como hemos visto entonces tenemos refracción, Luego pasamos como vemos al ángulo límite y luego pasamos a lo reflejado. Ahora vamos a ver cuando un índice es es mayor o es menor cuando el índice de refracción de un medio es mayor que otro, porque a veces nos lo piden. He visto que a veces lo piden. Entonces es fácil en el rayo incidente. Si os fijáis, esta prolongación sería lo que haría si siguiera recto. En el caso de que el rayo refracta se acerca hacia la normal o o o o se puede decir o se aleja de la superficie, se aleja de la superficie o se acerca a la recta normal, entonces significa que este este índice de refracción n uno es más pequeño que N dos que n dos es el más grande y en este caso al revés. Si cuando llega en lugar de acercarse a la normal, hace todo lo contrario, se hace, se aleja de la normal o dicho de otra manera, se acerca a la superficie. Es decir, se intenta acerca a la superficie Entonces decimos que n uno es más grande que n dos por si lo entendéis mejor, Otra manera lo podemos hacer es con las velocidades. Siempre el medio que sea más lento será el que tenga un índice de refracción más alto. Por ejemplo, hemos dicho antes que el índice de refracción en el aire del medio del aire es uno bueno. Es prácticamente uno y todos los otros índices son más grandes que uno. O sea, el más pequeño de todos es el índice uno igual a uno. Y ese es en el del espacio, el del aire donde la velocidad es la más rápida de todas. Entonces al índice de refracción más bajo, la velocidad es más alta. Entonces el medio por el que la velocidad es más lenta, ese tendrá el índice de refracción más alto. Vamos a ver aquí. Si aquí entra este rayo incidente en lugar de comparado con si siguiera recto, si fuera más rápido se iría más plano, se iría más plano, más recto, más rápido. Horizontalmente. En cambio, si es más lento, como en este caso, va más vertical hacia abajo. En este caso, como vemos, llega el radio y este medio lo ralentiza, lo hace caer más vertical para abajo. Entonces, como lo ralentiza, como este medio n dos lo ralentiza, es más lento, medio lento. Entonces significa que este índice es más grande que n uno. Es más, es lo que veremos aquí abajo. Si miráis abajo, pone que n dos es más grande que n uno porque la velocidad dos es más pequeña que la velocidad uno. Vamos a mirar el caso. A la derecha llega el rayo y lo contrario, en lugar de irse más para abajo, se va más recto. O sea, se desplaza horizontalmente, hace más fuerza para ir horizontalmente. Entonces significa que este medio es más rápido, es más rápido. Entonces, como es más rápido el que tenga el que tenga el índice más alto será el lento. O sea, n uno y es lo que pone aquí N uno es más grande que n dos. Lo podéis ver de esta manera con el tema de velocidades o aprendiendo. Como os he dicho aquí, si se aleja o se acerca a la superficie, como os vaya mejor. Ahora ya cambiamos con el tema de

El texto aborda el tema de óptica, dividiéndolo en óptica física y óptica geométrica. Se enfoca primero en la óptica física, explicando el comportamiento de los rayos de luz cuando inciden en diferentes medios, pudiendo reflejarse o refractarse. Esto se ilustra con el ejemplo de una cuchara en un vaso de agua, donde la luz se desvía al cambiar de medio, creando una aparente distorsión de la cuchara.Se introduce el concepto de índice de refracción, que indica cómo se refracta un rayo en un medio específico, calculado a partir de la velocidad de la luz en el vacío dividida por la velocidad de la luz en ese medio. El aire tiene un índice de refracción de uno, y cualquier otro medio tiene un índice mayor que uno.Además, se explica que al cambiar de medio, la frecuencia de una onda de luz se mantiene constante, pero su longitud de onda cambia. Se puede calcular el índice de refracción en un medio a través de la relación entre la longitud de onda en el vacío y en el medio específico.La ley de Snell se presenta como una herramienta para resolver ejercicios de refracción, relacionando los índices de refracción de dos medios con los ángulos de incidencia y refracción, siempre en relación con una línea normal imaginaria trazada en el punto de incidencia.Se discute el ángulo límite o crítico, que es el ángulo de incidencia en el que un rayo se refracta paralelamente a la superficie de separación entre dos medios, y cómo, al superar este ángulo, el rayo se refleja completamente en lugar de refractarse, lo que se conoce como reflexión total interna.Finalmente, se menciona cómo determinar cuál medio tiene un índice de refracción mayor mediante la observación de si el rayo se acerca o se aleja de la línea normal al cambiar de medio. Se concluye que el medio con menor velocidad de luz tendrá un índice de refracción más alto.

Tema de óptica: reflexión y refracción de la luz, índice de refracción y cálculos.

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