Óptica geométrica

Sombra-RadialLa formación de imágenes, producidas por la refracción o reflexión de la luz en los cambios de dirección, que experimentan los rayos luminosos en los distintos fenómenos, se denomina “óptica geométrica”.

La óptica geométrica desempeña la trayectoria de los rayos luminosos, descartando los efectos de la luz como movimiento ondulatorio y sus interferencias.

Estos efectos pueden prescindirse cuando el volumen de la longitud de onda es mínima en comparación a los objetos que la luz encuentra a su paso. Implantada en la antigüedad, tiene su base experimental en la formación de sombras de objetos a partir de focos luminosos puntuales.

Ley de propagación rectilínea de la luz:

La ley define que el tamaño de la sombra real es igual al que se obtendría prolongando geométricamente rectas que partiendo del foco, pasasen por los puntos de la silueta del objeto.

Snellius1WILLEBRORD SNEL VAN ROYEN, (1580-1626)

Nació en Leiden, Holanda. Astrónomo y matemático. Una de sus aportaciones más importantes, por la cual es conocido, es por el desarrollo de la “Ley de Snell” también conocida como “Ley de Descartes”, utilizada para cálculo del ángulo de refracción al atravesar la superficie de separación entre dos medios de propagación de la luz, o cualquier onda electromagnética con índice de refracción distinto.

Descripción:

Supongamos dos medios representados por índices de refracción (n1 y n2) separados por una superficie. Los rayos de luz que atraviesen los dos medios se refractarán en la superficie variando su dirección de propagación dependiendo del cociente entre los índices de refracción (n1 y n2).

Gráfica-de-Snell-300x260Para un rayo luminoso con un ángulo de incidencia sobre el primer medio, ángulo entre la normal a la superficie y la dirección de propagación del rayo, tendremos que el rayo se propaga en el segundo medio con un ángulo de refracción  cuyo valor se obtiene por medio de la ley de Snell.

Esta ley sugiere que el producto entre el seno del ángulo de incidencia de un rayo de luz y el índice de refracción del primer medio por el que viaja este, es una constante, igual al producto entre el seno del ángulo de refracción y el índice de refracción del segundo medio.

Gráfica-de-Snell

Ley de independencia de rayos luminosos:

Establece que la acción de cada rayo de luz es independiente de los demás, es decir, no guarda relación con el hecho de que los demás actúen simultáneamente o no actúen. Imaginemos una foto con un objeto delante con un paisaje de fondo. Si ocultamos el objeto y volvemos a fotografiar, solo se han interceptado los rayos que provienen del objeto, sin afectar al resto del paisaje.

Ley1.2

Ley de reversibilidad de las trayectorias de los rayos luminosos:

Si se invierte el sentido del rayo de luz reflejado o refractado, convirtiéndolo en incidente, el nuevo rayo reflejado o refractado está situado sobre la trayectoria del rayo incidente original, pero en sentido opuesto.

Sys-opticoSISTEMA ÓPTICO

Es el que esta formado por un conjunto de superficies que separan medios de diferentes índices de refracción. Si el sistema está formado por superficies transparentes donde sólo tiene lugar la refracción, hablamos de dioptrio. Si el sistema está formado por superficies opacas donde sólo tiene lugar la reflexión, hablamos de espejo. 

Según el radio de curvatura de las superficies, los sistemas ópticos pueden ser planos o curvos. Un sistema óptico sencillo, es cuando está formado por una sola superficie (dioptrio plano o esférico, espejo plano o esférico) y es compuesto si contiene varias superficies de separación de medios (láminas transparentes, prismas ópticos, lentes delgadas).

La complejidad de los sistemas ópticos se amplía cuando se construyen asociaciones de lentes, prismas, espejos..etc. de entre estas asociaciones destacan las utilizadas en la observación de los objetos denominándose instrumentos ópticos. El eje común perpendicular a todas las superficies que constituyen un sistema óptico se denomina eje óptico o eje principal del sistema óptico.

Cuando el centro de curvatura de la superficie esférica y el centro de la figura, centro geométrico, polo o vértice (O) de un sistema óptico forman parte del eje óptico, se le denomina como un sistema óptico centrado, siendo este el caso más común; en caso contrario sería un sistema óptico descentrado.

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