La Luz

WWW.AREACIENCIAS.COM

¿QUÉ ES LA LUZ?

¿Qué es la luz? La luz que nos llega del Sol y las estrellas se propaga por el vacío del medio interestelar

¿Qué es la luz? • Es una radiación

(emisión de energía desde la superficie de los cuerpos sin que intervenga medio natural de transporte)

• Es una onda electromagnética

(propagación de una perturbación que transmite energía, pero no materia, y que se puede propagar en el vacío)

¿Qué es la luz? La luz es una radiación electromagnética

Características de las ondas electromagnéticas Velocidad de propagación Frecuencia

Velocidad de propagación de las ondas electromagnéticas  Todas las ondas electromagnéticas se propagan en el vacío a la velocidad de 300.000 km/s, que se conoce como “velocidad de la luz en el vacío” y se simboliza con la letra c  La velocidad de la luz en el vacío no puede ser superada por la de ningún otro movimiento existente en la naturaleza.  Cuando la luz atraviesa medios materiales en los que puede propagarse, su velocidad siempre es menor.

Velocidad de la luz en diferentes medios materiales Sustancia

Velocidad de la luz

Aire

299.912 km/s

Agua

224.900 km/s

Hielo

229.182 km/s

Vidrio

189.873 km/s

Diamante

124.018 km/s

La frecuencia de las ondas electromagnéticas • Cuanto mayor es la longitud de onda menor es la frecuencia, y al revés. • Cuanto mayor es la frecuencia de la onda mayor es su energía. • Las ondas electromagnéticas se clasifican según su frecuencia, formando el espectro electromagnético.

El espectro electromagnético

¿Así pues: qué es la luz? La luz es la radiación del espectro electromagnético que podemos captar con nuestros ojos. O dicho de otra manera:

La luz es la radiación electromagnética que podemos ver.

LA LUZ SE PROPAGA EN LÍNEA RECTA

La luz se transmite en línea recta en todas las direcciones.

La línea recta que representa la dirección y el sentido de propagación de la luz se llama rayo de luz.

No es lo mismo un “rayo de luz” que un “haz de luz”.

Un rayo es una representación gráfica: al ser una línea no tiene grosor. Un haz es una realidad física: cuando se hace pasar la luz por una fina rendija se forma un haz, que siempre tiene grosor. Para el estudio de la luz podemos imaginar que los haces son rayos.

Cuando un objeto opaco se interpone entre la luz y una superficie se crea una silueta oscura, que llamamos sombra.

Sombra y penumbra

• Si el foco de luz es pequeño, (o grande, pero está lejos), producirá sombras nítidas. • Si el foco es grande y está próximo al objeto se formará una zona de sombra y otra de penumbra.

Sombra y penumbra

Sombra

Penumbr a

Sombra y penumbra

Los eclipses

El fenómeno de sombra y penumbra es el que tiene lugar en los eclipses.

Eclipse de Sol

Un eclipse de Sol se produce cuando la Luna se coloca en línea recta entre el Sol y la Tierra, proyectando su sombra.

Eclipse de Sol En la zona de la Tierra donde se proyecta la sombra se observará un eclipse total. En la zona de penumbra sobre la Tierra se verá un eclipse parcial

Eclipse de Sol

En la foto puede observarse la zona de sombra producida por la Luna (eclipse total de Sol) y la zona de penumbra (elipse parcial de Sol)

Eclipse anular de Sol

• En ocasiones, la Luna se encuentra más alejada de la Tierra, ya que la órbita que describe a su alrededor no es exactamente circular, sino elíptica. • Si en estas circunstancias se produce un eclipse de Sol, la sombra no se proyectará sobre ningún punto de la Tierra, pero sí la penumbra. • Los habitantes que estén situados en la zona de anularidad verán un eclipse anular de Sol.

Eclipse anular de Sol

Eclipse de Luna

En los eclipses de Luna la Tierra se interpone entre el Sol y la Luna.

Eclipse de Luna

• Las zonas de sombra y penumbra proyectadas por nuestro planeta sobre la Luna son más grandes que el diámetro lunar debido al mayor tamaño de la Tierra. • Por esta razón, un eclipse de Luna puede durar fácilmente unas cuatro horas desde que entra en la zona de penumbra hasta que sale.

Eclipse de Luna

LA REFLEXIÓN DE LA LUZ: ESPEJOS

¿Qué es la reflexión de la luz?

• La reflexión de la luz es el cambio de dirección que experimenta un rayo luminoso al chocar contra la superficie de los cuerpos.

¿Por qué podemos ver los objetos? • Podemos ver los objetos que nos rodean porque la luz que se refleja en ellos llega hasta nuestros ojos. • Si la superficie en la que se refleja la luz es perfectamente lisa, todos los rayos salen en la misma dirección. Esta forma de reflexión se produce en los espejos o en las superficies de agua totalmente lisas y en calma. Se llama reflexión especular. • Si la superficie presenta rugosidades, los rayos salen reflejados en todas las direcciones. Este tipo de reflexión se llama difusa y es la causa de que podamos ver los objetos.

REFLEXIÓN ESPECULAR

REFLEXIÓN DIFUSA

La reflexión de la luz sigue unas normas

O

ID

EN

EF LE JA D

C

ÁNGULO DE REFLEXIÓN

TE

R

IN

ÁNGULO DE INCIDENCIA

AY O

AY O

R

R

NORMAL

• La reflexión de la luz se representa por medio de dos rayos: el que llega a una superficie, rayo incidente, y el que sale rebotado después de reflejarse, rayo reflejado. • Si se traza una línea recta perpendicular a la superficie (que se denomina normal), el rayo incidente forma un ángulo con dicha recta, que se llama ángulo de incidencia. • El rayo reflejado también forma con la normal un ángulo, que se llama ángulo

Leyes de la reflexión especular de la luz

O JA D

EN

TE

EF LE

ID

R

C

ÁNGULO DE REFLEXIÓN

AY O

IN

ÁNGULO DE INCIDENCIA

R

AY O

1ª.El rayo incidente, la normal y el rayo reflejado están en el mismo plano.

NORMAL

R

2ª.- El ángulo de incidencia y el ángulo de reflexión son

Los espejos • Los objetos que producen reflexión especular se llaman espejos. • Los espejos pueden ser: – Planos – Curvos (esféricos): – Cóncavos – Convexos

CÓNCAV O

CONVEXO

Elementos de un espejo esférico Centro de curvatura: es el centro de la esfera imaginaria que constituye el espejo. Eje óptico: es la recta horizontal que pasa por el centro de la curvatura.

Eje C

F

Foco: es el punto del eje óptico por el que pasan reflejados los rayos paralelos. Está situado en el punto medio de la línea que une el centro de curvatura con el Un rayo de luz que pase por el centro de curvatura es perpendicular espejo. al espejo y se refleja sobre si mismo.

Un rayo de luz paralelo al eje óptico al reflejarse pasa por el foco

Formación de imágenes en un espejo plano

Se forma una imagen virtual (“detrás del espejo”), de igual tamaño que el objeto y a la misma distancia.

Formación de imágenes en un espejo cóncavo

Objeto más alejado del centro de curvatura

eje C

F

La imagen que se forma es real, invertida y menor.

Formación de imágenes en un espejo cóncavo Objeto situado en el centro de curvatura

eje C

F

La imagen que se forma es real, invertida y de igual tamaño.

Formación de imágenes en un espejo cóncavo Objeto situado entre el centro de curvatura y el foco

eje C

F

La imagen que se forma es real, invertida y mayor.

Formación de imágenes en un espejo Objeto situado en el foco. cóncavo

eje C

F

No se forma imagen.

Formación de imágenes en un espejo cóncavo Objeto situado entre el foco y el espejo.

eje C

F

Se forma una imagen virtual, derecha y mayor.

Formación de imágenes en un espejo convexo

eje C

F

Siempre se forma una imagen virtual, derecha y menor.

La refracción de la luz

¿Qué es la refracción? • La refracción de la luz es el cambio de dirección que experimentan los rayos luminosos al pasar de un medio a otro en el que se propagan con distinta velocidad.

Leyes de la refracción IN

C

ID

EN

TE

RE T AC FR O AD

NORMAL

AY O

YO RA

• 1ª Ley: El rayo incidente, la normal y el rayo refractado están en el mismo plano

R

Leyes de la refracción AY O

IN

C

ID

EN

TE

RE T AC FR O AD

NORMAL

R

YO RA

• 2ª Ley: Cuando el rayo incidente pasa de un medio en el que se propaga a mayor velocidad a otro en el que se propaga a menor velocidad, el rayo refractado se acerca a la normal

Leyes de la refracción

O

RAY

C

O Y A R

IN

EN ID

TE

NORMAL

• 3ª Ley: Cuando el rayo incidente pasa de un medio en el que se propaga a menor velocidad a otro en el que se propaga a mayor velocidad, el rayo refractado se aleja de la normal.

ADO T C RA RE F

Seguramente, ahora ya sabrás explicar la causa de que veamos torcida una paja de refresco metida en un vaso con agua.

¿Qué es el índice de refracción? • Se llama índice de refracción (n) a la relación entre la velocidad de la luz en el vacío (c) y en un medio en el que pueda propagarse (v). •n=c/v • RecuerdaVELOCIDAD que c =DE 300.000 km/s SUSTANCIA

Aire Agua Vidrio

LA LUZ

299.912 km/s 224.900 km/s 189.873 km/s

ÍNDICE DE REFRACCIÓN

300.000 / 299.912 = 1,000293 300.000 / 224.900 = 1,333926 300.000 / 189.873 = 1,580003

La descomposición de la luz blanca • Newton descubrió que la luz blanca es una mezcla de colores. • Si un haz de luz blanca atraviesa un medio dispersor los colores se separan debido a que tienen diferentes índices de refracción. • La luz que más se refracta es la violeta, y la que menos la roja.

El arco iris Un arco iris se forma cuando las gotas de lluvia descomponen la luz solar blanca en su espectro. Cuando la luz atraviesa una gota de agua, primero se desvía y luego se refleja hacia el ojo del observador. La desviación, conocida como refracción, es distinta para la luz de distintos colores. La luz roja es la que menos se desvía y la violeta la que más. (Enciclopedia Encarta)

Las lentes • Una lente es un sistema óptico cuyo fin es lograr la formación de imágenes usando la propiedad de la refracción de la luz. • Las lentes se emplean para muy diversos fines: podemos encontrarlas en las gafas, las lupas, los prismáticos, los microscopios, los objetivos de las

Clases de lentes • CONVERGENTES: Son más gruesas por el centro que por los extremos. Los rayos refractados convergen en un punto que se llama foco.

• DIVERGENTES:

Son más gruesas por los extremos que por el centro. Los rayos refractados no

• Las lentes convergentes pueden ser de las siguientes formas:

• Esquemáticamente se representan así:

• Las lentes divergentes pueden ser de las siguientes formas:

• Esquemáticamente se representan así:

Elementos de una lente • Centro óptico (O): punto que está en el centro geométrico de la lente. Los rayos que pasan por él no se desvían • Foco (F): punto del que parten todos los rayos que, al ser refractados, salen paralelos al eje horizontal. • Foco imagen (F’): punto por el que pasan todos los

F

F’

Formación de imágenes en una lente convergente

2F

F

F’

Objeto situado entre el Foco y el doble de la distancia focal. Se forma una imagen real, invertida y mayor.

Formación de imágenes en una lente convergente

2F

F

F’

Objeto situado más lejos del doble de la distancia focal. Se forma una imagen real, invertida y menor.

Formación de imágenes en una lente convergente

2F

F

F’

Objeto situado entre el foco y laSe lente. forma una imagen virtual, derecha y mayor (efecto lupa).

Formación de imágenes en una lente convergente

Además de los tres casos vistos hay dos más: • Objeto situado en el doble de la distancia focal. • Objeto situado en el Foco. • ¿Te atreves a dibujar los esquemas de la formación de las imágenes?

Formación de imágenes en una lente divergente Objeto situado en cualquier punto.

2 F

F

F’

Se forma una imagen virtual, derecha y menor.

QUIERES APRENDER MÁS SOBRE CIENCIAS? VISITA NUESTRA WEB: WWW.AREACIENCIAS.COM