Objetivos de aprendizaje
Al final de esta sección, podrá::
- Enumere las formas en que la luz viaja de una fuente a otra ubicación.
Hay tres maneras en que la luz puede viajar de una fuente a otra ubicación. (Véase la Figura 1.) Puede venir directamente de la fuente a través de un espacio vacío, como del Sol a la Tierra. O la luz puede viajar a través de diversos medios, como el aire y el vidrio, hasta la persona. La luz también puede llegar después de ser reflejada, por ejemplo, por un espejo. En todos estos casos, la luz se modela viajando en líneas rectas llamadas rayos. La luz puede cambiar de dirección cuando se encuentra con objetos (como un espejo) o al pasar de un material a otro (como al pasar del aire al vidrio), pero luego continúa en línea recta o como un rayo. La palabra rayo proviene de las matemáticas y aquí significa una línea recta que se origina en algún momento. Es aceptable visualizar rayos de luz como rayos láser(o incluso representaciones de ciencia ficción de pistolas de rayos).
Ray
La palabra » ray » proviene de las matemáticas y aquí significa una línea recta que se origina en algún punto.
Figura 1. Tres métodos para que la luz viaje de una fuente a otra ubicación. (a) La luz llega a la atmósfera superior de la Tierra viajando a través del espacio vacío directamente desde la fuente. (b) La luz puede llegar a una persona de una de dos maneras. Puede viajar a través de medios como el aire y el vidrio. También puede reflejarse desde un objeto como un espejo. En las situaciones que se muestran aquí, la luz interactúa con objetos lo suficientemente grandes como para viajar en líneas rectas, como un rayo.
Los experimentos, así como nuestras propias experiencias, muestran que cuando la luz interactúa con objetos varias veces más grandes que su longitud de onda, viaja en líneas rectas y actúa como un rayo. Sus características de onda no son pronunciadas en tales situaciones. Dado que la longitud de onda de la luz es inferior a un micrón (una milésima de milímetro), actúa como un rayo en las muchas situaciones comunes en las que encuentra objetos más grandes que un micrón. Por ejemplo, cuando la luz se encuentra con cualquier cosa que podamos observar sin ayuda, como un espejo, actúa como un rayo, con solo características de onda sutiles. Nos concentraremos en las características de los rayos en este capítulo.
Dado que la luz se mueve en líneas rectas, cambiando de dirección cuando interactúa con los materiales, se describe mediante geometría y trigonometría simple. Esta parte de la óptica, donde domina el aspecto de rayos de la luz, se denomina óptica geométrica. Hay dos leyes que rigen cómo la luz cambia de dirección cuando interactúa con la materia. Estas son la ley de la reflexión, para situaciones en las que la luz rebota en la materia, y la ley de la refracción, para situaciones en las que la luz pasa a través de la materia.
Óptica geométrica
La parte de la óptica que se ocupa del aspecto de rayos de la luz se llama óptica geométrica.
Resumen de sección
Una línea recta que se origina en algún punto se llama rayo.
La parte de la óptica que trata con el aspecto de rayos de la luz se llama óptica geométrica.
La luz puede viajar de tres maneras de una fuente a otra ubicación: (1) directamente desde la fuente a través de un espacio vacío; (2) a través de varios medios; (3) después de ser reflejada desde un espejo.
Problemas & Ejercicios
Supongamos que un hombre se para frente a un espejo como se muestra en la Figura 2. Sus ojos están a 1,65 m sobre el suelo, y la parte superior de su cabeza está a 0,13 m más arriba. Encuentra la altura por encima del suelo de la parte superior e inferior del espejo más pequeño en el que puede ver tanto la parte superior de su cabeza como sus pies. ¿Cómo se relaciona esta distancia con la altura del hombre?
Figura 2. Un hombre de pie frente a un espejo en una pared a una distancia de varios pies. La parte superior del espejo está a la altura de los ojos, pero su parte inferior solo está a la altura de la cintura. Las flechas ilustran cómo el hombre puede ver su reflejo de pies a cabeza en el espejo.
Glosario
rayo: línea recta que se origina en algún punto
óptica geométrica: parte de la óptica que se ocupa del aspecto de rayo de la luz
Solución a problemas & Ejercicios
Parte superior a 1,715 m del suelo, parte inferior a 0,825 m del suelo. La altura del espejo es de 0,890 m, o exactamente la mitad de la altura de la persona.