FÍSICA BÁSICA – I
APLICACIÓN DE REFLEXIÓN DE
ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS
(Clase 1)
UNIDAD DE FORMACIÓN BÁSICA INTEGRAL
Departamento Académico de Ciencias ExactasImágenes formadas por espejos planos
• El aumento lateral m está definido como:
– Esta es la definición de aumento lateral para
cualquier tipo de espejo.
– También es válida para imágenes formadas por lentes.
– El aumento m o M no siempre significa “más
grande”. El tamaño puede crecer o decrecer.
M = 𝑚 = 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑖𝑚𝑎𝑔𝑒𝑛 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑜𝑏𝑗𝑒𝑡𝑜 =
𝑦′ 𝑦
ESPEJOS ESFÉRICOS
Un espejo esférico cóncavo tiene la superficie reflectante sobre la parte interna de la esfera.
Un espejo esférico convexo tiene la superficie reflectante sobre la parte externa de la esfera.
ELEMENTOS DE UN ESPEJO CONCAVO ELEMENTOS DEL ESPEJO CONVEXO
En este caso, los rayos que inciden paralelo al eje principal, luego de reflejarse divergen, entonces, deben prolongarse hacia atrás para
converger en su punto focal F (Foco en la zona virtual)
La distancia del vértice del espejo hacia el punto focal, es la llamada distancia focal 𝒇, la distancia focal es la mitad del radio de curvatura 𝑹
𝒇 = 𝑹
𝟐
La distancia del vértice del espejo hacia el punto focal, es la llamada distancia focal 𝒇, la distancia focal es la mitad del radio de curvatura 𝑹
𝒇 = 𝑹
𝟐
En este caso, los rayos que inciden paralelo al eje principal, luego de reflejarse convergen en un punto llamada punto focal F
DIAGRAMA DE RAYOS PARA UN ESPEJO CÓNCAVO
Si el objeto esta mas allá del centro, su imagen es real, invertida y menor tamaño
Si el objeto esta en el centro , su imagen esta en el centro , es real, invertida y mas pequeña
Si el objeto esta entre el centro y el foco, su imagen es real, invertida y mayor tamaño
Si el objeto esta entre el foco y el espejo, su imagen es virtual, derecha y de mayor tamaño
Diagrama de rayos para un espejo
convexo
• Si el objeto está frente a un espejo convexo, entonces, siempre:
• La imagen es virtual.
• La imagen es derecha.
• La imagen es más pequeña que el objeto.
𝟏 𝒅𝒐 +
𝟏 𝒅𝒊 =
𝟏 𝒇
Ecuación de los espejos
𝑴 = 𝒉𝒊
𝒉𝒐 = − 𝒅𝒊 𝒅𝒐
Magnificación o aumento
𝒅𝒐 𝒅𝒊
𝒇
𝒉𝒐 𝒉
𝒊
FÍSICA BÁSICA – I
APLICACIÓN DE LA REFRACCIÓN DE
ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS
(Clase 2)
UNIDAD DE FORMACIÓN BÁSICA INTEGRAL
Departamento Académico de Ciencias ExactasLENTES DELGADAS
• Una lente es una sustancia transparente con dos superficies curvas refractivas cuya distancia entre ellas es casi nula.
• Tipos de lentes
• (a) Lentes convergentes: de menisco, plano-convexa y biconvexa.
• (b) Lentes divergentes: de menisco, plano-cóncava y bicóncava
Rayos a través de una lente convergente
LENTES DELGADAS: ECUACIÓN DEL FABRICANTE
Radio de curvatura
de la segunda superficie
Radio de curvatura de la primera superficie
Objeto Imagen
2 1 1 1 1 1 R R nf
𝑃 =
1
𝑓
unidades
𝟏𝒅𝒊𝒐𝒑𝒕𝒓𝒊𝒂 𝒅𝒑 = 𝟏 𝒎
Relación entre las distancias de objeto y de imagen
• Para espejos esféricos se cumple:
donde:
𝒅𝒐 es la distancia de objeto 𝒅𝒊 es la distancia de imagen R es el radio de curvatura f es la distancia focal
• Asimismo, se define el aumento lateral 0 magnificación mediante:
donde:
𝒉𝒊 es la altura o tamaño de la imagen 𝒉𝒐 es la altura o tamaño del objeto
1 𝑑𝑜 +
1 𝑑𝑖 =
2 𝑅 =
1 𝑓
Regla de los signos
• 𝒅𝒐>0 cuando el objeto está del lado de la luz entrante (objeto real), 𝒅𝒐<0 en caso contrario.
• 𝒅𝒊>0 cuando la imagen está del lado de la luz saliente (imagen real), 𝒅𝒊<0 en caso contrario.
• R>0 cuando el centro de curvatura está del lado de la luz saliente, R<0 en caso contrario.
• M>0 cuando la imagen es derecha, M<0 cuando es invertida.
• f>0 si la lente es convergente o
espejo cóncavo, 𝒇 < 𝟎 si la lente es divergente o espejo convexo
Nota:
Estas reglas de signos se aplican a todas las superficies reflectantes y refractivas tanto planas como
esféricas.
𝑴 = 𝒉𝒊
FÍSICA BÁSICA – I
APLICACIÓN DE LA REFRACCION AL
OJO
(Clase 3)
UNIDAD DE FORMACIÓN BÁSICA INTEGRAL
Departamento Académico de Ciencias ExactasEl ojo
• El ojo normal enfoca la luz y produce una imagen nítida. • Partes esenciales del ojo:
– Córnea : la luz pasa a través de esta estructura transparente. – Humor acuoso: líquido transparente detrás de la córnea.
– La pupila: abertura variable, que es una vía dentro del iris. – Lente cristalino.
• La mayor parte de
la refracción se presenta en la
superficie externa del ojo, donde la córnea está siempre cubierta por una
• El iris es la parte de color del ojo.
– Es un diafragma muscular que controla el tamaño de la
pupila.
– El iris regula la cantidad de luz que entra en el ojo. • Dilata la pupila en condiciones de baja luz.
• Contrae la pupila en condiciones elevada luminosidad.
• El sistema córnea-lente enfoca la luz en la parte posterior
del ojo.
– Esta superficie posterior es la llamada retina.
– La retina está constituida por millones de receptores
sensibles, conocidos como bastones y conos.
– Estas estructuras envían impulsos por el nervio óptico al
Acercamiento a la córnea del ojo humano.
Micrografía de barrido electrónico que muestra bastones (de color
verde, 1 300 millones) y conos (de color azul, 7 millones).
•
Acomodación
–
El ojo enfoca un objeto al variar la forma de la
dúctil lente llamada
cristalino
mediante este
proceso.
–
Estos ajustes de la lente ocurren muy rápido.
•
El
punto cercano
(o proximal)
es la menor
distancia a la cual el ojo puede acomodarse para
enfocar la luz en la retina.
– Por lo general, a los 10 años de edad es
aproximadamente 18 cm.
– Tiene un valor promedio de 25 cm (a los 20 años
aproximadamente).
– Se incrementa con la edad, y llega a los 500 cm o más
a los 60 años de edad.
•
El
punto lejano
del ojo representa la mayor
distancia en la cual la lente del ojo relajado
puede enfocar luz sobre la retina.
– Visión normal: tiene un punto lejano que se acerca al
Defectos visuales
• En el ojo, la refracción en lasuperficie de la córnea forma una imagen real en la retina. El ajuste por las diversas distancias de objeto se lleva a cabo oprimiendo el cristalino (lente) para que se abombe y disminuya la distancia focal.
• Un ojo miope es demasiado largo
en relación con su cristalino
• Un ojo hipermétrope es demasiado
corto
• La potencia de una lente
correctiva en dioptrias es la inversa de la distancia focal en metros.
Ojo normal
Ojo miope
Hipermetropía
• El punto cercano de una persona hipermétrope está
mucho más alejado que el de una persona normal.
• Cuando un ojo hipermétrope mira un objeto localizado
entre el punto cercano y el ojo, el punto imagen aparece por detrás de la retina, lo que resulta en una visión
borrosa.
• Se pueden ver objetos lejanos claramente, pero no
Corrección de la hipermetropía
•
Una
lente convergente
colocada en frente del
ojo puede corregir este estado.
•
La lente refracta los rayos incidentes
Miopía
•
El punto lejano del ojo miope no es el infinito y
puede ser incluso inferior a un metro.
•
Una persona miope puede enfocar objetos
cercanos pero no lejanos.
•
Cuando un ojo miope mira un objeto que queda
más allá del punto lejano,
la imagen se forma
por delante de la retina
, lo que resulta en visión
Corrección de la miopía
•
Una
lente divergente
puede ser usada para
corregir esta condición.
•
La lente refracta los rayos alejándolos del eje
•
Los optometristas y los oftalmólogos por lo
general prescriben lentes que se miden en
dioptrías
.
–
La
potencia
P
de una lente en dioptrías es
igual al inverso de la distancia focal en
metros.
P = 1/ƒ
–
Por ejemplo:
•
Una lente
convergente
de +20 cm de
distancia focal tiene una potencia de +5
dioptrías.
•
Una lente
divergente
de -40 cm de
El microscopio
•
Cuando se necesita un aumento mayor que el
obtenido con una lente de aumento simple, el
instrumento que se utiliza normalmente es el
microscopio
, también conocido como
microscopio
compuesto.
•
En este sistema se aplica el principio de que una
imagen formada por un elemento óptico como una
lente o espejo puede servir como objeto de un
segundo elemento.
•
En un microscopio compuesto, la
lente objetivo
forma una primera imagen en el cañón del
• Cada uno de las lentes objetivo y ocular producen un aumento.
• El primero de ellos es el aumento lateral m1 del
objetivo, el cual determina el tamaño lineal de la imagen real I.
• El segundo de ellos es el aumento lateral m2 del ocular,
el cual determina el tamaño lineal de la segunda imagen virtual I’.
𝒎
𝟐= −
𝒔′
𝟐𝒔
𝟐• El aumento angular total M del microscopio compuesto es el producto de dos aumentos.
