La luz y su naturaleza
La luz visible es una onda electromagnética transversal con longitudes de onda entre 400 nm (violeta) y 700 nm (rojo). Se propaga en línea recta en medios homogéneos (rayos de luz).
Reflexión de la luz
Ley de reflexión: el ángulo de incidencia (θᵢ) es igual al ángulo de reflexión (θᵣ), ambos medidos respecto a la normal.
Espejos planos
- La imagen es virtual, derecha y del mismo tamaño que el objeto.
- La imagen está tan detrás del espejo como el objeto está frente a él.
Espejos curvos
| Tipo | Centro de curvatura | Imagen (objeto lejano) |
|---|---|---|
| Cóncavo (convergente) | Frente al espejo | Real, invertida |
| Convexo (divergente) | Detrás del espejo | Virtual, derecha, reducida |
Los espejos cóncavos se usan en faros, telescopios reflectores y radiotelescopios.
Refracción de la luz
Cuando la luz pasa de un medio a otro su rapidez cambia y el rayo se dobla.
Índice de refracción: n = c / v
donde c es la velocidad en el vacío y v la velocidad en el medio. El agua tiene n ≈ 1.33; el vidrio, n ≈ 1.5.
Ley de Snell: n₁ · sen(θ₁) = n₂ · sen(θ₂)
Reflexión total interna
Cuando la luz va de un medio más denso a uno menos denso con un ángulo mayor al ángulo crítico, toda la luz se refleja. Aplicación: fibra óptica.
Lentes delgadas
| Tipo | También llamada | Acción | Imagen (objeto lejano) |
|---|---|---|---|
| Convergente | Convexa | Concentra rayos | Real, invertida |
| Divergente | Cóncava | Dispersa rayos | Virtual, derecha, reducida |
Potencia de una lente
P = 1/f (dioptrías, D) donde f es la distancia focal en metros.
Aplicaciones en dispositivos ópticos
| Dispositivo | Componentes principales |
|---|---|
| Ojo humano | Córnea + cristalino (lente convergente) → imagen en retina |
| Lupa | Lente convergente, imagen virtual ampliada |
| Cámara fotográfica | Lente convergente + sensor/película |
| Microscopio | Dos lentes convergentes (objetivo + ocular) |
| Telescopio refractario | Dos lentes convergentes |
| Telescopio reflector | Espejo cóncavo + ocular |
Defectos de la visión
- Miopía: imagen se forma antes de la retina → lente divergente.
- Hipermetropía: imagen se forma detrás de la retina → lente convergente.
Errores frecuentes en PAES
- Confundir espejo cóncavo con convexo respecto al tipo de imagen.
- Creer que la refracción cambia la frecuencia de la luz (solo cambia λ y v; f es constante).
- Confundir lente convergente con divergente al corregir defectos visuales.
- Olvidar que la reflexión total interna solo ocurre en la dirección del medio más denso al menos denso.