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Resumen Parcial2
- Clase 1
- Naturaleza de la Luz
- Medicion de la velocidad de la luz
- El Metodo de ole Roemer (Astronomico, 1675),
- El metodo de armand Fizeau (Mecanico, 1849),
- Metodos usado por nist (1972)
- Velocidad de la luz en medios materiales
- Optica Geometrica
- Angulo de reflexion total
- Fibras opticas
- Longitud de onda
- Fenomeno de dispersion
- Fenomeno de dispersion
- Principios de fermat (1670)
- Ejercicios
- Clase 2
Clase 1
Naturaleza de la Luz
Corpuscular
Es un fenomeno que los griegos y newton le asignaban una naturaleza corpuscular. (1670-1703).
Se definen como pequeños corpusculos emitidos por los objetos.
Ondulatoria
Desde el siglo XVIII la luz fue definida como una onda de caracter electro-magnetico en la cual su longitud de onda estaban entre 400 y 700nm.
Dual
A partir del siglo XX, la luz vuelve a tener una naturaleza dual y hay fenomenos que se pueden explicar tomando la luz de forma corpuscular tanto como Ondulatoria.
Medicion de la velocidad de la luz
Se tiene el concepto de que la velocidad de la luz en el vacio es de: 299 792 458 m/s. o 3*10^8 m/s. según definido en 1983.
El Metodo de ole Roemer (Astronomico, 1675),
se basa en la variacion del periodo de revolucion del satelite io alrededor de jupiter observado desde la tierra.
El metodo de armand Fizeau (Mecanico, 1849),
Un pulso de luz que pasa por la ranura de una rueda dentada, rebota en un espejo y al volver la rueda puede pasa por la ciguiente ranura o ser interceptada por el diente entre ranuras.
FORMULAS!1!!
La velocidad de la luz es
\begin{center} $c = 2d/t$ \end{center}El angulo recorrido por la rueda es:
\begin{center} $O = w.t$ \end{center}La velocidad de la luz resulta:
\begin{center} $c = 2dw/O$ \end{center}Metodos usado por nist (1972)
En la actualidad medimos la velocidad de la luz usando metodos electronicos, midiendo de forma especifica la frecuencia y longitud de onda de la luz emitida por un láser. La velocidad es determinada con la relacion:
\begin{center} $c = f \lambda$ \end{center}Velocidad de la luz en medios materiales
n es igual al indice de refraccion del medio donde:
- n = 1 para el vacio.
- n > 1 para medios materiales materiales translucidos. \\
Por lo que c_n < c.
Indices de refraccion
| Material 20°C | n |
| aire | 1,0002 |
| Hielo | 1,309 |
| Agua | 1,333 |
| Vidrio (crown) | 1,52 |
| Sal | 1,544 |
| Vidrio (flint) | 1,66 |
| Diamante | 2,419 |
Optica Geometrica
Decimos que en un medio uniforme la luz de translada en una linea perpendicular al frente de onda.
Cuando un rayo de luz alcanza la superdicie de separacion entre dos medios:
- Parte se refleja, volviendo al primer medio.
- Parte se refracta, pasando al segundo medio.
El angulo de reflexion será igual al anguo del rayo incidente.
\begin{center} $\alpha = \alpha'$ \end{center}Mientras que el de refraccion, esta dado por la ley de "snell":
\begin{center} $n_1 sin(\alpha_1) = n_2 sin(\alpha_2)$ \end{center}Angulo de reflexion total
si n_1 > n_2 puede hallarse el angulo de incidencia α_1 tal que el angulo de refraccion sea α_2 = 90°.\\
n_1 sin(α_c) = n_2 sin(90°), resultando sin(α_c) = n_2 / n_1.\\
Para los angulos de incidencia matores o iguales a α_c, el rayo de refleja totalmente. Sin que nada sea refractado al segundo cuerpo.
Fibras opticas
Estas utilizan el fenomeno de reflexion total para conducir luz de un punto a otro con muy poca perdida de energia.\\
El nucleo transmisor tiene indice de refracciuon n_1 y la cubierta posee indice de refraccion n_2, siendo n_1 > n_2.\\
La luz es conducida a lo largo del nucleo producionedo reflexiones totales en la superficie de separacion entre el nucleo y la cubierta.\\
Longitud de onda
Cuando un rayo de luz pasa de un medio a otro, su frecuencia no cambia pero se modifica su longitud de onda.
\begin{center} $c_1 = c / n_1 = f \lambda_1$ $c_2 = c / n_2 = f \lambda_2$ $Luego, \lambda_1 n_1 = \lambda_2 n_2$ \end{center}Fenomeno de dispersion
De acuerdo con la ley de Snell los rayos incidentes en un material regractante, serán desviados en distintos angulos segun sus longitudes de onda.
Un haz de luz blanca que incide en un prisma es separado en haces distintos colores de acuerdo con la desviacion producida para cada longitud de onda.
Fenomeno de dispersion
De acuerdo con la ley de Snell los rayos incidentes en un material regractante, serán desviados en distintos angulos segun sus longitudes de onda.
Un haz de luz blanca que incide en un prisma es separado en haces distintos colores de acuerdo con la desviacion producida para cada longitud de onda.
Principios de fermat (1670)
Un rayo de luz que viaja entre dos puntos lo hace siguiendo el camino que requiere el menor tiempo
Como consecuencia, en un medio homogeneo la luz viaja en linea recta.
Ejercicios
-
- La longitud de onda de la luz de un láser de helio-neón en aire es de 632,8 nm.\\
-
¿Cuál es su frecuencia?
\begin{center} $c = f \lambda$ $\frac{c}{\lambda} = f$ $\frac{3*10^8 m/s}{632,8} = f$ $4,74*10^{14}Hz = f$ \end{center}
Su frecuencia se obtiene despejando la formula de la velocidad de la luz