Estos modelos son elementos teóricos que, siendo más simples, permiten interpretar y entender los procesos que suceden a nuestro alrededor.
Algunos fenómenos que tienen que ver con la luz se pueden estudiar a partir de dos modelos conocidos como el de la Óptica Geométrica y el de la Óptica Física.
En la óptica geométrica se considera a la luz formada por rayos que se propagan con trayectorias rectilíneas, con una determinada velocidad, que pueden cambiar de dirección y de medio de propagación.
La Reflexión y la Refracción son dos fenómenos luminosos que pueden ser interpretados "geométricamente".
La foto muestra el fenómeno de reflexión. La fuente de luz es un puntero láser. Puede observarse la trayectoria rectilínea del rayo luminoso.
En el fondo del recipiente de vidrio hay un espejo en posición horizontal.
El rayo pega en el espejo y rebota (se refleja).
El recipiente de vidrio contiene un poco de humo. (Son las pequeñas partículas del humo las que dispersan la luz y nos permite observar el recorrido del rayo luminoso).
La figura de la derecha muestra el fenómeno en forma esquemática
En esta construcción geométrica se representa a los rayos incidente y reflejado con lineas llenas. La línea de puntos (llamada normal) sirve de referencia para medir los ángulos de incidencia y reflexión. Estos ángulos resultan ser siempre iguales.
La línea celeste horizontal representa al espejo.
La imagen muestra ahora la Refracción de la luz.
En este proceso el rayo cambia de medio de propagación y experimenta una desviación.
En la foto se observa cómo el rayo, que viene por el aire, llega a la superficie del agua y, al entrar en ella, cambia su dirección.
Nuevamente el esquema representa esta situación. Hay un rayo incidente, un rayo refractado y los correspondientes ángulos de incidencia y refracción.
Cuando el segundo medio en el que se propaga la luz es ópticamente más denso que el primero (como en el ejemplo) el rayo refractado se acerca a la normal. Es decir, el ángulo de refracción es menor que el ángulo de incidencia.
Cuando el segundo medio es menos denso el rayo refractado se aleja de la normal.
La densidad óptica de un medio viene dada por su índice de refracción. Cuanto mayor es el índice de refracción (n), más ópticamente denso es el medio y más se devía el rayo de luz. Como ejemplos daremos los indices de refracción de algunos medios característicos: vacío n = 1 , aire n = 1,003 (generalmente se lo toma, como en el vacío, igual a 1), agua n = 1,33 , vidrio n = 1,5 , diamante n = 2,1. Siempre es necesario considerar los dos medios que participan y comparar el índice del segundo medio (al que llega la luz) respecto del primero (de donde viene la luz).
Preguntas
1. Un rayo de luz llega a un espejo y se refleja. Si el ángulo del rayo reflejado con la normal es 58º ¿cuál fue el ángulo de incidencia?
2. Un rayo de luz atravesó dos medios transparentes: vidrio y agua. Si le informan que el ángulo de refracción fue menor que el ángulo de incidencia, la luz ¿pasó del vidrio al agua o del agua al vidrio? ¿Por qué?
3. Si tiene dos pedazos iguales de vidrio y diamante ¿Cómo podría distinguirlos por sus propiedades ópticas? Explique el procedimiento.
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