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Óptica geométrica
Óptica geométrica
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En física, la óptica geométrica parte de las leyes fenomenológicas de Snell (o Descartes según otras fuentes) de la reflexión y la refracción. A partir de ellas, basta hacer geometría con los rayos luminosos para la obtención de las fórmulas que corresponden a los espejos, dioptrio y lentes (o sus combinaciones), obteniendo así las leyes que gobiernan los instrumentos ópticos a que estamos acostumbrados.
La óptica geométrica usa la noción de rayo luminoso; es una aproximación del comportamiento que corresponde a las ondas electromagnéticas (la luz) cuando los objetos involucrados son de tamaño mucho mayor que la longitud de onda usada; ello permite despreciar los efectos derivados de la difracción, comportamiento ligado a la naturaleza ondulatoria de la luz.
Esta aproximación es llamada de la Eikonal y permite derivar la óptica geométrica a partir de las ecuaciones de Maxwell.
Tabla de contenidos |
[editar] Propagación de la luz
Como se indicó anteriormente, en la óptica geométrica, la luz se propaga como una linea recta a una velocidad aproximada de 3*108 ms-1. La naturaleza ondulatoria de la luz puede ser despreciada debido a que aquí la luz es como un chorro lineal de partículas que pueden colisionar y, dependiendo del medio, se puede conocer cual es su camino a seguir. Éstos rayos pueden ser absorbidos, reflejados o desviados siguiendo las leyes de la mecánica.
[editar] Reflexión y refracción
El fenómeno mas sencillo de esta teoría es la de la reflexión, si pensamos en unos los rayos luminosos que chocan mecanicamente contra una superficie que puede reflejarse. La proporción entre los rayos que chocan y los que salen expedidos esta regulada por los ángulos de éstos en relación con una línea perpendicular a la superficie en la que se reflejan. Entonces la ley de reflexión nos dice que el ángulo incidente es igual al ángulo reflejado con la perpendicular al espejo:[1]
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(1) |
La segunda ley de la reflexión nos indica que el rayo incidente, el rayo reflectado y la normal con respecto a la superficie reflejada están en el mismo plano.[2]
[editar] Ley de Snell
El índice de refracción "n" de un medio viene dado por la siguiente expresión, donde v es la velocidad de la luz en ese medio:
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Ya que la velocidad de la luz en los materiales depende del índice de refracción, y el índice de refracción depende de la frecuencia de la luz, la luz a diferentes frecuencias viaja a diferentes velocidades a través del mismo material. Esto puede causar distorsión de ondas electromagnéticas que consisten de múltiples frecuencias, llamada dispersión.
Los ángulos de incidencia (i) y de refracción (r) entre dos medios y los índices de refracción están relacionados por la Ley de Snell. Los ángulos se miden con respecto al vector normal a la superficie entre los medios:
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[editar] Superficies esféricas y aesféricas
[editar] Lentes
[editar] Espejos
[editar] Prismas
[editar] Aberración
[editar] Véase también
[editar] Referencias
- ↑ Beltrán, Virgilio (2005), Para atrapar a un fotón, Fondo de cultura económica. ISBN 968-16-3579-5.
- ↑ Lara González José Roberto. Óptica geométrica. Consultado el 30/03/2008.
