Es muy interesante darse cuenta cuanto a avansado la ciencia
Como la fribra optica que es algo tan avansado , que con la luz
y unos hilos de fribra de vidrio podemos mantenernos comunicados
a largas distancias y rapido, ya que esto se utiliza en telefonia,
televicion , todo lo referente en redes de comunicacion y muchas cosas mas.
amigos, no se si lo han visto, pero creanme que quedé sor
prendido con lo que lei sobre la manipulaciond e la materia y la creacion de nuevos materiales que la naturaleza no puede crear que se llaman METAMATERIALES 
Los ingenieros de la Universidad de California, en Berkeley, han conseguido por primera vez desarrollar una tecnología que puede invertir la dirección natural de lo visible, así como de la luz infrarroja, lo que podría ayudar a formar la base para una mayor resolución de imágenes ópticas, nanocircuitos de alta potencia en ordenadores, y, para alegría de la ciencia-ficción y aficionados a la fantasía, dispositivos de encubrimiento que podría hacer los objetos invisibles al ojo humano. 
Los avances para obtener un metamaterial implicaría la modificación en la forma en la que la luz se comporta normalmente. En el caso de invisibilidad, el material se adapta a la curvatura de las ondas de luz por completo alrededor del objeto. El aspecto común de estos metamateriales es la refracción negativa. En contraste, todos los materiales encontrados en la naturaleza tienen un resultado positivo en el índice de refracción, una medida de cuánto las ondas electromagnéticas son dobladas al pasar de un medio a otro.
Como nos comentaba Xiang Zhang, profesor de la UC Berkeley en el Centro de Ciencia e Ingeniería, y jefe de los equipos de investigación; “Lo que hemos hecho es tomar dos enfoques muy distintos al reto de crear la mayor parte de metamateriales que pueden exhibir refracción negativa en las frecuencias ópticas”.
Los seres humanos ven el mundo a través de la estrecha banda de radiación electromagnética conocida como la “luz visible”, con longitudes de onda de 400 nanómetros (luces violeta y púrpura), a 700 nanómetros (luz de color rojo profundo). Las longitudes de onda de luz infrarrojas son más largas, la medición es de unos 750 nanómetros de 1 milímetro, (un cabello humano es de unos 100.000 nanómetros de diámetro).
Para que un metamaterial pueda lograr refracción negativa, su matriz estructural debe ser menor que la longitud de onda electromagnética a utilizar. No es de sorprender, que haya habido más éxito en la manipulación de longitudes de onda en la banda de microondas más largas, ya que pueden medir de 1 milímetro hasta 30 centímetros de largo.
Jason Valentine, estudiante graduado de la UC Berkeley y co-autor principal del artículo publicado en la revista “Nature”, explicaba que cada par de conductores y no-conductores se aplican en capas con forma de circuito, o bucle de corriente, apilando juntas estas capas alternadas, crean una serie de circuitos que responden a la oposición junto a la del campo magnético de la luz. Este metamaterial es el primero a granel que puede describirse como el “magnetismo óptico”, por lo tanto los campos eléctricos y magnéticos en una onda de luz pueden retroceder en el material.
Este metamaterial se compone de plata en sus nanocables, compuestos en su interior por óxido de aluminio poroso. Aunque la estructura es aproximadamente 10 veces más delgada que una hoja de papel (por lo que un simple estornudo podría hacer que volará lejos) se considera una carga de metamaterial porque tiene más de 10 veces el tamaño de una longitud de onda de luz.
La geometría de la vertical en los nanocables, son paralelas y equidistantes entre sí, fueron diseñadas para responder sólo al campo eléctrico en las ondas de luz. El campo magnético, que oscila en un ángulo perpendicular al campo eléctrico en una onda de luz, es esencialmente ciega a la recta de los nanocables, una característica que reduce significativamente la pérdida de energía.
La innovación en los materiales de nanocables, comentaban los ingenieros, se considera una nueva forma de doblar hacia atrás sin luz técnicamente, para lograr un índice negativo de refracción. Para que exista un índice negativo de refracción de un metamaterial, sus valores de permisividad (la capacidad de transmitir un campo eléctrico) y permeabilidad (la forma en que responde a un campo magnético) deben ser negativo.
Los beneficios de tener un cierto índice negativo de refracción, como el logrado por este metamaterial, es que puede mejorar drásticamente el desempeño de antenas mediante la reducción de interferencias. Los índice negativos de los materiales también tienen la capacidad de revertir el efecto “Doppler” (el fenómeno empleado en pistolas de radar de la policía para controlar la velocidad del paso de vehículos) de modo que la frecuencia de las ondas disminuye en lugar de aumentar al enfoque.
Si bien los ingenieros dan la bienvenida a estos nuevos avances en metamateriales a longitudes de ondas ópticas, también advierten que todavía están muy lejos de la invisibilidad y otras aplicaciones que puedan captar la imaginación. Por ejemplo, a diferencia del manto que hizo famoso en las novelas de Harry Potter, los metamateriales aquí descritos están hechos de metal y son frágiles. El desarrollo en la forma de fabricar estos materiales a gran escala también será un reto.
Sin embargo, los ingenieros comentaban que el logro de la refracción negativa en una óptica con longitud de onda en la mayor parte de estos metamateriales es un hito importante en la búsqueda de dispositivos más avanzados.
link: http://www.youtube.com/watch?v=-oUUMLkdyV8&feature=player_embedded
Paguina: http://www.taringa.net/posts/info/5538993/El-comienzo-del-traje-invisible.html
Es un gran avance de la ciencia todos pensabamos que esto solo se viva en la Ciencia-Ficcion pero ya es una realidad gracias a los estudios (refraccion negativa y la manipulacion de la materia) realizados por los cientificos. Solo espero que sea utilizado para el bien de la humanidad y no para hacer el mal.
Por su atencion Gracias,
Saludos
El objetivo es sin duda uno de los elementos fundamentales en toda cámara fotográfica. En una digital es junto con el sensor electrónico un factor determinante de la calidad de las imágenes producidas.
Resulta curioso observar el panorama actual de las principales marcas de fotografía digital. Algunas de ellas provienen de la fotografía tradicional y cuentan con ópticas de reconocida calidad. Hablamos de nombres como Nikon, Canon, Olimpus, Minolta, Fuji o Konica.
Otras marcas provienen en cambio del sector de la electrónica y han recurrido a la asociación con importantes nombres en la fabricación de ópticas. Así Sony incorpora objetivos Cari Zeiss en sus cámaras y Panasonic se ha asociado con Leica.
Calidad de la óptica y calidad de la imagen fotográfica guardan una estrecha relación. La definición de la imagen que se proyecta sobre la superficie de la emulsión sensible o sobre el sensor electrónico depende en primera instancia de las lentes. Su nitidez y definición son algo a tener muy en cuenta en la selección de cualquier cámara.
Como decíamos la finalidad básica de la óptica es la de concentrar los rayos de luz entrante sobre el plano en el que se forma la imagen.
Una lente simple puede cumplir esta función, pero no con un nivel suficiente de calidad, ya que presenta aberraciones. Algunas cámaras de bajo presupuesto montan ópticas simples que obviamente no pueden producir imágenes de un cierto nivel de calidad. Una lente simple es suficiente para una cámara de videoconferencia, pero claramente insuficiente para obtener imágenes de un nivel de calidad determinado.
Una cámara equipada con una lente simple presenta con facilidad aberraciones. La aberración cromática consiste en que el objetivo no puede concentrar en un mismo punto los rayos de luz de distinta longitud de onda, es decir, de distintos colores. La imagen formada es borrosa y pueden observarse en ella rebabas de color.
La curvatura de líneas es otra aberración que provoca que la imagen de los bordes de la fotografía aparezca distorsionada.
Los primitivos modelos de cámara fotográfica montaban una lente simple. Muy pronto, no obstante, los objetivos utilizados pasaron a ser conjuntos de ópticas compuestas. Actualmente, cámaras de bajo presupuesto como las de un sólo uso también utilizan lentes simples en su construcción.
Para minimizar las aberraciones las ópticas fotográficas están formadas por conjuntos de lentes cuyo funcionamiento global es capaz de corregirlas. En los modelos compactos el nivel de reducción de peso y tamaño al que llegan las ópticas se une a la miniaturización de los cuerpos de las cámaras. El resultado son unas cámaras muy llevaderas y con unos niveles de calidad notables.
La calidad de un objetivo se mide por su poder de resolución., es decir, por su capacidad de mantener separados en la fotografía puntos que se encuentran cercanos en la realidad. Cuanto mayor sea la capacidad del objetivo de mantener como individualizados en la imagen los detalles sutiles del motivo mayor será el poder de resolución de la óptica.
En una cámara digital la resolución de la fotografía depende tanto de la calidad óptica como de la resolución del sensor electrónico. De las dos fotografías siguientes, la de la izquierda se tomó con una cámara de baja resolución y óptica simple. La de la derecha corresponde a la misma situación captada con una cámara de mayor resolución, tanto en el sensor electrónico como en la óptica.
COMENTARIO: SE ME HIZO MUY INTERESANTE YA QUE YO NO SABIA QUE LAS CAMARAS FOTOGRAFICAS TENIAN QUE VER CON ESTE TEMA Y QUE LA OPTICA DE ESTAS ES MUY IMPORTANTE PARA QUE UNA FOTOGRAFIA SE VEA BIEN A VECES SOLO TOMAMOS UNA FOTOGRAFIA SIN SABER QUE HAY PARTES DE UNA CAMARA FOTOGRAFICA QUE SON MUY NECESARIAS PARA LA CALIDAD DE LAS IMAGENES
Clasificación de las lentes
a) Lentes convergentes o positivos
b) Lentes divergentes o negativos
Formación de imágenes a través de las lentes
Las lentes con superficies de radios de curvatura pequeños tienen distancias focales cortas. Una lente con dos superficies convexas siempre refractará los rayos paralelos al eje óptico de forma que converjan en un foco situado en el lado de la lente opuesto al objeto. Una superficie de lente cóncava desvía los rayos incidentes paralelos al eje de forma divergente; a no ser que la segunda superficie sea convexa y tenga una curvatura mayor que la primera, los rayos divergen al salir de la lente, y parecen provenir de un punto situado en el mismo lado de la lente que el objeto. Estas lentes sólo forman imágenes virtuales, reducidas y no invertidas.
Si la distancia del objeto es mayor que la distancia focal, una lente convergente forma una imagen real e invertida. Si el objeto está lo bastante alejado, la imagen será más pequeña que el objeto. En ese caso, el observador estará utilizando la lente como una lupa o microscopio simple. El ángulo que forma en el ojo esta imagen virtual aumentada (es decir, su dimensión angular aparente) es mayor que el ángulo que formaría el objeto si se encontrara a la distancia normal de visión. La relación de estos dos ángulos es la potencia de aumento de la lente. Una lente con una distancia focal más corta crearía una imagen virtual que formaría un ángulo mayor, por lo que su potencia de aumento sería mayor. La potencia de aumento de un sistema óptico indica cuánto parece acercar el objeto al ojo, y es diferente del aumento lateral de una cámara o telescopio, por ejemplo, donde la relación entre las dimensiones reales de la imagen real y las del objeto aumenta según aumenta la distancia focal. La cantidad de luz que puede admitir una lente aumenta con su diámetro. Como la superficie que ocupa una imagen es proporcional al cuadrado de la distancia focal de la lente, la intensidad luminosa de la superficie de la imagen es directamente proporcional al diámetro de la lente e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia focal. Por ejemplo, la imagen producida por una lente de 3 cm de diámetro y una distancia focal de 20 cm sería cuatro veces menos luminosa que la formada por una lente del mismo diámetro con una distancia focal de 10 cm. La relación entre la distancia focal y el diámetro efectivo de una lente es su relación focal, llamada también número f. Su inversa se conoce como abertura relativa. Dos lentes con la misma abertura relativa tienen la misma luminosidad, independientemente de sus diámetros y distancias focales.
La mayoría de las lentes están hechas de variedades especiales de vidrio de alta calidad, conocidas como vidrios ópticos, libres de tensiones internas, burbujas y otras imperfecciones. El proceso de fabricación de una lente a partir de un bloque de vidrio óptico implica varias operaciones. El primer paso consiste en cerrar una lente en bruto a partir del bloque de vidrio. Para ello se presiona el vidrio contra una delgada placa metálica circular que se hace girar. El borde de la placa se carga con polvo de diamante. Después, se le da una primera forma a la pieza en bruto prepulimentándola sobre una placa plana de hierro colado cubierta con una mezcla de granos abrasivos y agua. Para formar la superficie redondeada de la lente se la talla con herramientas cóncavas o convexas cargadas con abrasivos. La superficie de una lente convexa se forma mediante una herramienta cóncava y viceversa. Generalmente se emplean dos o más herramientas en este proceso de tallado, utilizando grados de abrasivo cada vez más finos. El último proceso de acabado de la superficie de la lente es el pulido, que se realiza mediante una herramienta de hierro cubierta de brea y bañada con mordiente rojo y agua. Tras el pulido, la lente se 'remata' rectificando el borde hasta que el centro físico coincida con su centro óptico (el centro óptico es un punto tal que cualquier rayo luminoso que pasa por él no sufre desviación). Durante este proceso se coloca la lente en el bastidor de un torno, de forma que su centro óptico se encuentre en el eje de giro, y se rectifican los bordes con una tira de latón cargada con abrasivo.
Las características ópticas de las lentes sencillas (únicas) o compuestas (sistemas de lentes que contienen dos o más elementos individuales) vienen determinadas por dos factores: la distancia focal de la lente y la relación entre la distancia focal y el diámetro de la lente. La distancia focal de una lente es la distancia del centro de la lente a la imagen que forma de un objeto situado a distancia infinita. La distancia focal se mide de dos formas: en unidades de longitud normales, como por ejemplo 20 cm o 1 m, o en unidades llamadas dioptrías, que corresponden al inverso de la distancia focal medida en metros. Por ejemplo, una lente de 1 dioptría tiene una distancia focal de 1 m, y una de 2 dioptrías tiene una distancia focal de 0,5 m. La relación entre la distancia focal y el diámetro de una lente determina su capacidad para recoger luz, o "luminosidad". Esta relación se conoce como número f, y su inversa es la abertura relativa.
Las primeras lentes, que ya conocían los griegos y romanos, eran esferas de vidrio llenas de agua. Estas lentes rellenas de agua se empleaban para encender fuego. En la antigüedad clásica no se conocían las auténticas lentes de vidrio; posiblemente se fabricaron por primera vez en Europa a finales del siglo XIII. Los procesos empleados en la fabricación de lentes no han cambiado demasiado desde la edad media, salvo el empleo de brea para el pulido, que introdujo Isaac Newton. El reciente desarrollo de los plásticos y de procesos especiales para moldearlos ha supuesto un uso cada vez mayor de estos materiales en la fabricación de lentes. Las lentes de plástico son más baratas, más ligeras y menos frágiles que las de vidrio.
Clasificación de las Lentes Convergentes y Divergentes
Las lentes convergentes tienen el espesor de su parte media mayor que el de su parte marginal.
I. Biconvexa o convergente.
II. Plano convexa.
III. Menisco convergente.
Las lentes divergentes son más delgadas en el centro que en los bordes.
IV. Bicóncava.
V. Plano cóncava.
VI. Menisco divergente.
a) Centro Óptico, donde todo rayo que pasa por él, no sufre desviación.
b) Eje Principal, es la recta que pasa por los centros de curvatura.
c) Foco Principal, punto en donde pasan los rayos que son paralelos.
d) Eje Secundario, es la recta que pasa por el centro óptico.
e) Radios de Curvatura(R1,R2):Son los radios de las esferas que originan la lente.
f) Centros de Curvatura(C1,C2):Son los centros de las esferas que originan la lente. F) LENTECITOS
1º. Rayo paralelo al eje principal se refracta y pasa por el foco.
2º. El rayo que pasa por el foco principal se refracta y sigue paralelo al eje principal.
3º. Todo rayo que pase por el centro óptico no sufre desviación.
Para estudiar la formación de imágenes por lentes, es necesario mencionar algunas de las características que permiten describir de forma sencilla la marcha de los rayos.
Cuando un rayo incide sobre la lente paralelamente al eje, el rayo emergente pasa por el foco imagen F'. Inversamente, cuando un rayo incidente pasa por el foco objeto F, el rayo emergente discurre paralelamente al eje. Finalmente, cualquier rayo que se dirija a la lente pasando por el centro óptico se refracta sin sufrir ninguna desviación.
Lente convergente
Cuando se aplican estas reglas sencillas para determinar la imagen de un objeto por una lente convergente, se obtienen los siguientes resultados:
- Si el objeto está situado respecto del plano óptico a una, la imagen es real, invertida y de menor tamaño.
- Si el objeto está situado a una distancia del plano óptico igual a 2f, la imagen es real, invertida y de igual tamaño.
- Si el objeto está situado a una distancia del plano óptico comprendida entre 2f y f, la imagen es real, invertida y de mayor tamaño.
- Si el objeto está situado a una distancia del plano óptico inferior a f, la imagen es virtual, directa y de mayor tamaño.
Lentes divergentes.
La construcción de imágenes formadas por lentes divergentes se lleva a cabo de forma semejante, teniendo en cuenta que cuando un rayo incide sobre la lente paralelamente al eje, es la prolongación del rayo emergente la que pasa por el foco objeto F. Asimismo, cuando un rayo incidente se dirige hacia el foco imagen F' de modo que su prolongación pase por él, el rayo emergente discurre paralelamente al eje. Finalmente y al igual que sucede en las lentes convergentes, cualquier rayo que se dirija a la lente pasando por el centro óptico se refracta sin sufrir desviación.
Aunque para lentes divergentes se tiene siempre que la imagen resultante es virtual, directa y de menor tamaño, la aplicación de estas reglas permite obtener fácilmente la imagen de un objeto situado a cualquier distancia de la lente.
Construcción gráfica de imágenes en las lentes convergentes
¤ Imágenes reales, son aquellas capaces de ser recibidas sobre una pantalla ubicada en tal forma de que entre ella y el objeto quede la lente.
¤ Imagen virtual, está dada por la prolongación de los rayos refractados, no se puede recibir la imagen en una pantalla.
1º. El objeto está a una distancia doble de la distancia focal. La imagen obtenida es: real, invertida, de igual tamaño, y también a distancia doble de la focal.
2º. El objeto está a distancia mayor que el doble de la distancia focal. Resulta una imagen: real invertida, menor, formada a distancia menor que el objeto.
3º. El objeto está entre el foco y el doble de la distancia focal. La imagen obtenida es: real invertida, mayor, y se forma a mayor distancia que el doble de la focal.
4º. El objeto está entre el foco y el centro óptico. Se obtiene una imagen: virtual, mayor, derecha, formada del lado donde se coloca el objeto.
5º. El objeto está en el foco principal, no se obtiene ninguna imagen.
En las lentes convergentes las imágenes pueden ser reales o virtuales. Fórmula:
En las lentes divergentes las imágenes siempre resultan virtuales, de igual sentido y situados entre la lente y el objeto.
Lentes divergentes. Fórmula:
La potencia de una lente es la inversa de su distancia focal, y la unidad de medida es la dioptría. ![displaystyle psi' [D] = frac{1}{f'[m]}](https://arturodelgadofisica2.blogia.com/upload/externo-5469a0b37eb2ab822700706bea39a86e.png)
Las lentes de contacto o las lentes de las gafas o anteojos corrigen defectos visuales. También se utilizan lentes en la cámara fotográfica, el microscopio, el telescopio y otros instrumentos ópticos. Otros sistemas pueden emplearse eficazmente como lentes en otras regiones del espectro electromagnético, como ocurre con las lentes magnéticas usadas en los microscopios electrónicos. (En lo relativo al diseño y uso de las lentes. En lo relativo a la lente del ojo).
Optica es la rama de la fisica que estudia el comportamiento de la luz, sus caracteristicas y sus manifestaciones.
Abarca el estudio de la reflexion, la refraccion, las interferencias, la difraccion, la formacion de imagenes y la interaccion de la luz con la materia.
Estudia la luz es decir como se comporta la luz ante la materia, en la edad antigua
se conocia la propagacion rectilinea de la luz y la reflexion y refraccion.
Dos filosofos y matematicos griegos escribieron tratados sobre optica
La ley de la refraccion fue descuibierta experimentalmente en 1621 por Willebrord
Snell.
Vease tambien; Arco iris, Aumento optico, efecto doppler,ilusion optica luz
Sistema optica
Es el sentido de la vision es el medio de comunicacion con el mundo exterior mas
importante que tenemos, lo que quiza pueda explicar por que la optica es una de las ramas mas antiguas de la ciencia.
En broma podriamos decir que la optica comenzo cuando Adan vio a Eva por primera vez.
Este tema se me hizo muy importante ya que nos dada toda la vision de poder ver
tiene muchas caracteristicas muy importantes.
Óptica
1 |
| INTRODUCCIÓN |
Óptica, rama de la física que se ocupa de la propagación y el comportamiento de la luz. En un sentido amplio, la luz es la zona del espectro de radiación electromagnética que se extiende desde los rayos X hasta las microondas, e incluye la energía radiante que produce la sensación de visión. El estudio de la óptica se divide en dos ramas, la óptica geométrica y la óptica física.
2 |
| NATURALEZA DE LA LUZ |
Christiaan Huygens
El científico holandés Christiaan Huygens introdujo la teoría ondulatoria de la luz en el siglo XVII. Entre los numerosos descubrimientos de Huygens también se encuentran la aplicación del péndulo a los relojes y una correcta descripción de los anillos de Saturno.
Las leyes de reflexión y refracción de la luz suelen deducirse empleando la teoría ondulatoria de la luz introducida en el siglo XVII por el matemático, astrónomo y físico holandés Christiaan Huygens. El principio de Huygens afirma que todo punto de un frente de onda inicial puede considerarse como una fuente de ondas esféricas secundarias que se extienden en todas las direcciones con la misma velocidad, frecuencia y longitud de onda que el frente de onda del que proceden. Con ello puede definirse un nuevo frente de onda que envuelve las ondas secundarias. Como la luz avanza en ángulo recto a este frente de onda, el principio de Huygens puede emplearse para deducir los cambios de dirección de la luz.
Cuando las ondas secundarias llegan a otro medio u objeto, cada punto del límite entre los medios se convierte en una fuente de dos conjuntos de ondas. El conjunto reflejado vuelve al primer medio, y el conjunto refractado entra en el segundo medio. El comportamiento de los rayos reflejados y refractados puede explicarse por el principio de Huygens. Es más sencillo, y a veces suficiente, representar la propagación de la luz mediante rayos en vez de ondas. El rayo es la línea de avance, o dirección de propagación, de la energía radiante y, por tanto, perpendicular al frente de onda. En la óptica geométrica se prescinde de la teoría ondulatoria de la luz y se supone que la luz no se difracta. La trayectoria de los rayos a través de un sistema óptico se determina aplicando las leyes de reflexión y refracción.
3 |
| ÓPTICA GEOMÉTRICA |
Este campo de la óptica se ocupa de la aplicación de las leyes de reflexión y refracción de la luz al diseño de lentes y otros componentes de instrumentos ópticos.
3.1 |
| Reflexión y refracción |
Refracción de la luz en diamantes
El brillo de los diamantes se debe a su elevado índice de refracción, aproximadamente 2,4. El índice de refracción de un material transparente indica cuánto desvía los rayos de luz. La habilidad del joyero reside en tallar las facetas de modo que cada rayo de luz se refleje muchas veces antes de salir de la piedra. El índice de refracción es ligeramente distinto para cada color de la luz, por lo que la luz blanca se divide en sus componentes dando lugar a los fuegos multicolores de los diamantes.
Reflexión en un espejo plano
Los rayos de luz reflejados llegan al ojo como si procedieran directamente del objeto (en este caso, un balón) situado detrás del espejo. Éste es el motivo por el cual vemos la imagen en el espejo
Las leyes de la reflexión afirman que el ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión, y que el rayo incidente, el rayo reflejado y la normal en el punto de incidencia se encuentran en un mismo plano. Si la superficie del segundo medio es lisa, puede actuar como un espejo y producir una imagen reflejada (figura 2). En la figura 2, la fuente de luz es el objeto A; un punto de A emite rayos en todas las direcciones. Los dos rayos que inciden sobre el espejo en B y C, por ejemplo, se reflejan como rayos BD y CE. Para un observador situado delante del espejo, esos rayos parecen venir del punto F que está detrás del espejo. De las leyes de reflexión se deduce que CF y BF forman el mismo ángulo con la superficie del espejo que AC y AB. En este caso, en el que el espejo es plano, la imagen del objeto parece situada detrás del espejo y separada de él por la misma distancia que hay entre éste y el objeto que está delante.
Si la superficie del segundo medio es rugosa, las normales a los distintos puntos de la superficie se encuentran en direcciones aleatorias. En ese caso, los rayos que se encuentren en el mismo plano al salir de una fuente puntual de luz tendrán un plano de incidencia, y por tanto de reflexión, aleatorio. Esto hace que se dispersen y no puedan formar una imagen.
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3.1.1 |
| Ley de Snell |
Esta importante ley, llamada así en honor del matemático holandés Willebrord van Roijen Snell, afirma que el producto del índice de refracción del primer medio y el seno del ángulo de incidencia de un rayo es igual al producto del índice de refracción del segundo medio y el seno del ángulo de refracción. El rayo incidente, el rayo refractado y la normal a la superficie de separación de los medios en el punto de incidencia están en un mismo plano. En general, el índice de refracción de una sustancia transparente más densa es mayor que el de un material menos denso, es decir, la velocidad de la luz es menor en la sustancia de mayor densidad. Por tanto, si un rayo incide de forma oblicua sobre un medio con un índice de refracción mayor, se desviará hacia la normal, mientras que si incide sobre un medio con un índice de refracción menor, se desviará alejándose de ella. Los rayos que inciden en la dirección de la normal son reflejados y refractados en esa misma dirección.
Para un observador situado en un medio menos denso, como el aire, un objeto situado en un medio más denso parece estar más cerca de la superficie de separación de lo que está en realidad. Un ejemplo habitual es el de un objeto sumergido, observado desde encima del agua, como se muestra en la figura 3 (sólo se representan rayos oblicuos para ilustrar el fenómeno con más claridad). El rayo DB procedente del punto D del objeto se desvía alejándose de la normal, hacia el punto A. Por ello, el objeto parece situado en C, donde la línea ABC intersecta una línea perpendicular a la superficie del agua y que pasa por D.
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En la figura 4 se muestra la trayectoria de un rayo de luz que atraviesa varios medios con superficies de separación paralelas. El índice de refracción del agua es más bajo que el del vidrio. Como el índice de refracción del primer y el último medio es el mismo, el rayo emerge en dirección paralela al rayo incidente AB, pero resulta desplazado.
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3.1.2 |
| Prismas |
Espectro de la luz blanca
Muchas fuentes de luz, como el Sol, emiten luz blanca. Esta luz es una mezcla de varios colores: cuando pasa por un prisma, se divide formando un espectro. El prisma desvía (refracta) más o menos la luz de diferentes colores. La luz roja es la menos refractada, y la violeta la más refractada.
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3.1.3 |
| Ángulo crítico |
Puesto que los rayos se alejan de la normal cuando entran en un medio menos denso, y la desviación de la normal aumenta a medida que aumenta el ángulo de incidencia, hay un determinado ángulo de incidencia, denominado ángulo crítico o ángulo límite, para el que el rayo refractado forma un ángulo de 90º con la normal, por lo que avanza justo a lo largo de la superficie de separación entre ambos medios. Si el ángulo de incidencia se hace mayor que el ángulo crítico, los rayos de luz serán totalmente reflejados. La reflexión total no puede producirse cuando la luz pasa de un medio menos denso a otro más denso. Las tres ilustraciones de la figura 6 muestran la refracción ordinaria, la refracción en el ángulo crítico y la reflexión total.
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La fibra óptica es una nueva aplicación práctica de la reflexión total. Cuando la luz entra por un extremo de un tubo macizo de vidrio o plástico, puede verse reflejada totalmente en la superficie exterior del tubo y, después de una serie de reflexiones totales sucesivas, salir por el otro extremo. Es posible fabricar fibras de vidrio de diámetro muy pequeño, recubrirlas con un material de índice de refracción menor y juntarlas en haces flexibles o placas rígidas que se utilizan para transmitir imágenes. Los haces flexibles, que pueden emplearse para iluminar además de para transmitir imágenes, son muy útiles para la exploración médica, ya que pueden introducirse en cavidades estrechas e incluso en vasos sanguíneos.
3.2 |
| Superficies esféricas y asféricas |
Espejos cóncavos y convexos
El rayo de luz PM que incide en un espejo cóncavo formando un ángulo θ con la normal es reflejado con el mismo ángulo y pasa por F, el foco principal. El centro de curvatura del espejo es C. Para espejos de pequeña abertura, la distancia CA (igual al radio r) es el doble de FA (distancia focal f). El polo o centro del espejo es A. En un espejo convexo, el foco principal F es el punto del que parecen provenir, después de ser reflejados, los rayos que inciden en el espejo paralelos al eje principal. La distancia focal f tiene un valor negativo.
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3.3 |
| Lentes |
Lente convexa
Una lente convexa es más gruesa en el centro que en los extremos. La luz que atraviesa una lente convexa se desvía hacia dentro (converge). Esto hace que se forme una imagen del objeto en una pantalla situada al otro lado de la lente. La imagen está enfocada si la pantalla se coloca a una distancia determinada, que depende de la distancia del objeto y del foco de la lente. La lente del ojo humano es convexa, y además puede cambiar de forma para enfocar objetos a distintas distancias. La lente se hace más gruesa al mirar objetos cercanos y más delgada al mirar objetos lejanos. A veces, los músculos del ojo no pueden enfocar la luz sobre la retina, la pantalla del globo ocular. Si la imagen de los objetos cercanos se forma detrás de la retina, se dice que existe hipermetropía.
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Lente cóncava
Las lentes cóncavas están curvadas hacia dentro. La luz que atraviesa una lente cóncava se desvía hacia fuera (diverge). A diferencia de las lentes convexas, que producen imágenes reales, las cóncavas sólo producen imágenes virtuales, es decir, imágenes de las que parecen proceder los rayos de luz. En este caso es una imagen más pequeña situada delante del objeto (el trébol). En las gafas o anteojos para miopes, las lentes cóncavas hacen que los ojos formen una imagen nítida en la retina y no delante de ella.
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Lupa
Una lupa es una lente convexa grande empleada para examinar objetos pequeños. La lente desvía la luz incidente de modo que se forma una imagen virtual ampliada del objeto por detrás del mismo. La imagen se llama virtual porque los rayos que parecen venir de ella no pasan realmente por ella. Una imagen virtual no se puede proyectar en una pantalla.
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3.4 |
| Aberración |
La óptica geométrica predice que la imagen de un punto formada por elementos ópticos esféricos no es un punto perfecto, sino una pequeña mancha. Las partes exteriores de una superficie esférica tienen una distancia focal distinta a la de la zona central, y este defecto hace que la imagen de un punto sea un pequeño círculo. La diferencia en distancia focal entre las distintas partes de la sección esférica se denomina aberración esférica. Si la superficie de una lente o espejo, en lugar de ser una parte de una esfera es una sección de un paraboloide de revolución (véase Parábola), los rayos paralelos que inciden en cualquier zona de la superficie se concentran en un único punto, sin aberración esférica. Mediante combinaciones de lentes convexas y cóncavas puede corregirse la aberración esférica, pero este defecto no puede eliminarse con una única lente esférica para un objeto e imagen reales.
El fenómeno que consiste en un aumento lateral distinto para los puntos del objeto no situados en el eje óptico se denomina coma. Cuando hay coma, la luz procedente de un punto forma una familia de círculos situados dentro de un cono, y en un plano perpendicular al eje óptico la imagen adquiere forma de gota. Escogiendo adecuadamente las superficies puede eliminarse la coma para un determinado par de puntos objeto-imagen, pero no para todos los puntos. Los puntos del objeto y la imagen correspondientes entre sí (o conjugados) para los que no existe aberración esférica ni coma se denominan puntos aplanáticos, y una lente para la que existe dicho par de puntos se denomina lente aplanática.
El astigmatismo es un defecto por el que la luz procedente de un punto del objeto situado fuera del eje se esparce en la dirección del eje óptico. Si el objeto es una línea vertical, la sección transversal del haz refractado es una elipse; a medida que se aleja uno de la lente, la elipse se transforma primero en una línea horizontal, luego vuelve a expandirse y posteriormente pasa a ser una línea vertical. Si en un objeto plano, la superficie de mejor enfoque está curvada, se habla de ‘curvatura de imagen’. La ‘distorsión’ se debe a una variación del aumento con la distancia axial, y no a una falta de nitidez de la imagen.
Como el índice de refracción varía con la longitud de onda, la distancia focal de una lente también varía, y produce una ‘aberración cromática’ axial o longitudinal. Cada longitud de onda forma una imagen de tamaño ligeramente diferente; esto produce lo que se conoce por aberración cromática lateral. Mediante combinaciones (denominadas acromáticas) de lentes convergentes y divergentes fabricadas con vidrios de distinta dispersión es posible minimizar la aberración cromática. Los espejos están libres de este defecto. En general, en las lentes acromáticas se corrige la aberración cromática para dos o tres colores determinados.
4 |
| ÓPTICA FÍSICA |
Esta rama de la óptica se ocupa de aspectos del comportamiento de la luz tales como su emisión, composición o absorción, así como de la polarización, la interferencia y la difracción.
4.1 |
| Polarización de la luz |
Luz polarizada
La luz polarizada está formada por fotones individuales cuyos vectores de campo eléctrico están todos alineados en la misma dirección. La luz normal es no polarizada, porque los fotones se emiten de forma aleatoria, mientras que la luz láser es polarizada porque los fotones se emiten coherentemente. Cuando la luz atraviesa un filtro polarizador, el campo eléctrico interactúa más intensamente con las moléculas orientadas en una determinada dirección. Esto hace que el haz incidente se divida en dos haces con vectores eléctricos perpendiculares entre sí. Un filtro horizontal absorbe los fotones con vector eléctrico vertical (como se muestra en la ilustración). Un segundo filtro girado 90° respecto al primero absorbe el resto de los fotones; si el ángulo es diferente sólo se absorbe una parte de la luz.
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4.2 |
| Interferencia y difracción |
Interferencia de la luz en burbujas de jabón
A menudo pueden verse franjas coloreadas en la superficie de las burbujas de jabón. Estas franjas se deben a la interferencia entre los rayos de luz reflejados en las dos caras de la delgada película de líquido que forma la burbuja. En una parte de la burbuja, vista desde un cierto ángulo, la interferencia puede intensificar ciertas longitudes de onda, o colores, de la luz reflejada, mientras que suprime otras longitudes de onda. El color que se ve depende de las intensidades relativas de las distintas longitudes de onda en la luz reflejada. En otras zonas, vistas desde otros ángulos, las longitudes de onda que se refuerzan o se cancelan son otras. La estructura de las franjas de colores depende del espesor de la película de líquido en los distintos puntos.
David Parker/Science Source/Photo Researchers, Inc.
Cuando dos haces de luz se cruzan pueden interferir, lo que afecta a la distribución de intensidades resultante (véase Interferencia). La coherencia de dos haces expresa hasta qué punto están en fase sus ondas. Si la relación de fase cambia de forma rápida y aleatoria, los haces son incoherentes. Si dos trenes de ondas son coherentes y el máximo de una onda coincide con el máximo de otra, ambas ondas se combinan produciendo en ese punto una intensidad mayor que si los dos haces no fueran coherentes. Si son coherentes y el máximo de una onda coincide con el mínimo de la otra, ambas ondas se anularán entre sí parcial o totalmente, con lo que la intensidad disminuirá. Cuando las ondas son coherentes, puede formarse un diagrama de interferencia formado por franjas oscuras y claras. Para producir un diagrama de interferencia constante, ambos trenes de ondas deben estar polarizados en el mismo plano. Los átomos de una fuente de luz ordinaria irradian luz de forma independiente, por lo que una fuente extensa de luz suele emitir radiación incoherente. Para obtener luz coherente de una fuente así, se selecciona una parte reducida de la luz mediante un pequeño orificio o rendija. Si esta parte vuelve a separarse mediante una doble rendija, un doble espejo o un doble prisma y se hace que ambas partes recorran trayectorias de longitud ligeramente diferente antes de combinarlas de nuevo, se produce un diagrama de interferencias. Los dispositivos empleados para ello se denominan interferómetros; se utilizan para medir ángulos pequeños, como los diámetros aparentes de las estrellas, o distancias pequeñas, como las desviaciones de una superficie óptica respecto a la forma deseada. Las distancias se miden en relación a la longitud de onda de la luz empleada.
El primero en mostrar un diagrama de interferencias fue el físico británico Thomas Young, en el experimento ilustrado en la figura 8. Un haz de luz que había pasado previamente por un orificio, iluminaba una superficie opaca con dos orificios o rendijas. La luz que pasaba por ambas rendijas formaba un diagrama de franjas circulares sucesivamente claras y oscuras en una pantalla. En la ilustración están dibujadas las ondulaciones para mostrar que en puntos como A, C o E (intersección de dos líneas continuas), las ondas de ambas rendijas llegan en fase y se combinan aumentando la intensidad. En otros puntos, como B o D (intersección de una línea continua con una línea de puntos), las ondas están desfasadas 180° y se anulan mutuamente.
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Las ondas de luz reflejadas por las dos superficies de una capa transparente extremadamente fina situada sobre una superficie lisa pueden interferir entre sí. Las irisaciones de una fina capa de aceite sobre el agua se deben a la interferencia, y demuestran la importancia del cociente entre el espesor de la capa y la longitud de onda de la luz. Puede emplearse una capa o varias capas de materiales diferentes para aumentar o disminuir la reflectividad de una superficie. Los separadores de haz dicroicos son conjuntos de capas de distintos materiales, cuyo espesor se fija de forma que una banda de longitudes de onda sea reflejada y otra sea transmitida. Un filtro interferencial construido con estas capas transmite una banda de longitudes de onda extremadamente estrecha y refleja el resto de las longitudes. La forma de la superficie de un elemento óptico puede comprobarse presionándolo contra un patrón y observando el diagrama de franjas que se forma debido a la capa delgada de aire que queda entre ambas superficies.
4.3 |
| Emisión estimulada |
Los haces láser intensos y coherentes permiten estudiar nuevos efectos ópticos producidos por la interacción de determinadas sustancias con campos eléctricos, y que dependen del cuadrado o de la tercera potencia de la intensidad de campo. Esta rama de la óptica se denomina óptica no lineal, y las interacciones que estudia afectan al índice de refracción de las sustancias. El efecto Kerr antes mencionado pertenece a este grupo de fenómenos.
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COMENTARIOS
La amplia gama de cualidades que se desprenden del aprovechamiento de la luz desde su espectro radiactivo, microonda, energía radiante, que en las dos ramas de la óptica se analizaron (óptica geométrica y óptica física), del primero se desprende el análisis de las leyes de reflexión y refracción de la luz suelen deducirse empleando la teoría ondulatoria de la luz lo cual sirve para el diseño de lente y otros instrumentos ópticos, el comportamiento de la luz al paso por las diferentes densidades de los líquidos así como al paso por un prisma, asta la reflexión total que actualmente es aplicada en la fibra óptica y su utilidad en aparatos médicos para introducirlos al cuerpo humano para el chequeo de vasos sanguíneos. De la óptica física: comportamiento de la luz tales como su emisión, composición o absorción, así como de la polarización, la interferencia y la difracción, para la construcción y control del la luz láser así como los haces láser intensos y coherentes que permitirán estudiar nuevos efectos ópticos.
JUGUETES OPTICOS VICTORIANOS: En el siglo XIX se desarrollaron juguetes que producían interesantes efectos ópticos. En 1816 se inventó el caleidoscopio, que consiste en un tubo con una mirilla y en su interior pequeños trozos de cristal o de papel de colores; al hacer girar el tubo, se ve a través de la mirilla una sucesión infinita de dibujos simétricos. En el zoótropo, existe un efecto de visión mantenida, que consiste en que el ojo sigue ‘viendo’ una imagen después de que ésta haya desaparecido. Para construir un zoótropo con el fin de ver un caballo acercándose y saltando una valla, se pega esta secuencia de imágenes en el interior de un cilindro y se hacen cortes en su circunferencia a intervalos regulares. Cuando se gira el cilindro, la rápida sucesión de las imágenes a través de los cortes produce la ilusión de movimiento. Hay una estrecha relación entre algunos experimentos sobre la visión mantenida y la cinematografía.
EFECTOS ÓPTICOS: La siguiente categoría es la de efectos ópticos, aplicable a cualquier distorsión de la filmación directa hecha con la misma cámara con la que se rueda, o mediante un tratamiento especial de la película durante el proceso de revelado y positivado. El más simple de estos efectos es la sobreimpresión, que significa tener imágenes superpuestas en una serie de fotogramas, lo que se consigue exponiendo la película dos veces antes de ser revelada (esto se llama doble exposición o, si se hiciera más de dos veces, exposición múltiple; pero si se hace copiando dos negativos distintos sobre la copia positiva se llama doble impresión). Otros efectos ópticos elementales son los fundidos, encadenados y cortinillas. En un fundido final (hacia el negro o hacia el blanco), la imagen se va oscureciendo o aclarando gradualmente hasta que la pantalla queda totalmente negra o blanca. En la apertura (desde negro o desde blanco) el proceso es el inverso. Los fundidos se pueden hacer con la cámara mientras se rueda la toma cerrando o abriendo el diafragma del objetivo, o cerrando o abriendo una cortinilla interior de la cámara que está delante de la película. En los encadenados se hace primero un fundido y luego se abre, superponiendo ambos procesos, se retrocede la película dentro de la cámara para abrir hasta el fotograma desde el que se empezó a cerrar, con lo que la segunda imagen se va sobre impresionando —cada vez con mayor nitidez— al mismo tiempo que la primera va desapareciendo. En las cortinillas, una línea se desplaza a través del cuadro de la pantalla, eliminando gradualmente la imagen anterior mientras va apareciendo la nueva imagen en el área que va invadiendo la línea.
Todos estos efectos sencillos se incorporaron a la cinematografía desde la fotografía fija y las técnicas de la linterna mágica desarrolladas en los primeros años del cine por George Albert Smith y Robert W. Paúl. El hacer que los objetos parezcan moverse al revés era algo que también podía realizarse con la cámara, ya desde 1899, moviendo la película en sentido inverso al habitual; pero, todos estos efectos, hoy en día, se consiguen igual con una copiadora óptica, dispositivo que permite separar la película negativa de la positiva —en vez de obtenerlos por contacto— durante el proceso de copiado. La imagen del negativo se proyecta fotograma a fotograma mediante un sistema de lentes para caer sobre el fotograma del positivo, lo que permite que se puedan incorporar otras lentes, filtros, o cachés entre las dos películas para alterar la imagen según queramos.
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COMENTARIOS
En los efectos ópticos nos muestran como no todo lo que se ve es cierto y lo podemos constatar con las siguientes imágenes bajadas del Internet donde se juega con el movimiento y la distorsión de las imágenes paralelas sin deformar ni perder su comportamiento. De estructuras en donde los objetos tienden a subir cuando lo que representa es una subida como si fuera un campo magnético.
Comentario
La fibra Óptica, Con el tiempo está substituyendo el sistema de cobre tradicional del alambre. Debido a qué. El cableado de cobre tradicional utiliza pulsos eléctricos para enviar datos.
La fibra óptica utiliza la luz para enviar datos.
Esta tecnología es el futuro para las telecomunicaciones que a su vez fortalece la comunicación a nivel mundial
http://es.wikipedia.org/wiki/Comunicaci%C3%B3n_por_fibra_%C3%B3ptica
Comentario:
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El cableado de cobre tradicional utiliza pulsos eléctricos para enviar datos.
La fibra óptica utiliza la luz para enviar datos.
Esta tecnologia es el futuro para las telecomunicaciones que a su ves fortalece la comunicacion a nimel mundial
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