Download Física Superior (Bloque Nº 5) ÓPTICA La palabra Óptica deriva de

Física Superior
(Bloque Nº 5)
ÓPTICA
La palabra Óptica deriva de otra griega que significa ver; es una de las ramas más antiguas de la Física, precedida
únicamente por la Astronomía.
La Óptica es la rama de la Física que trata de las propiedades y de la naturaleza de la luz y sus interacciones
con la materia.
Se divide en tres partes:

La óptica geométrica estudia la luz independientemente de su naturaleza, se ocupa de las propiedades de los
instrumentos ópticos.

La óptica física estudia la luz desde el punto de vista de su naturaleza ondulatoria.

La óptica cuántica analiza las interacciones de la luz y las partículas atómicas, requiere el empleo de la física
cuántica.
LA LUZ
Es una onda electromagnética visible con el ojo humano, que ocupa un determinado intervalo del espectro
de estas ondas; se propaga en el vacío con una velocidad constante, cualquiera que sea el sistema de
referencia en que la midamos, de aproximadamente 300 000 km/ s, siendo esta velocidad un límite
irrebasable que impone la naturaleza .
El rango de las longitudes de onda del espectro electromagnético en que se define la luz visible. Fisiológicamente,
las diferentes frecuencias de la luz, son distinguidas por el ojo por su color.
Según el comportamiento de los objetos con la luz, estos se clasifican en
Cuerpos luminosos son los emisores de luz (el Sol, los cuerpos incandescentes, los gusanos de luz,
Cuerpos iluminados son los que se hacen visibles al devolver toda o parte de la luz que reciben (por ejemplo, la Luna,
la Tierra, etc.)
Cuerpos transparentes son los que dejan ver los objetos a su través (el vidrio).Cuerpos tranlúcidos son los que son
atravesados por la luz, pero no permiten ver los objetos a través de ellos (un papel de fumar).
Cuerpos opacos son los que no se dejan atravesar por la luz (una gruesa lámina de madera).
RAYO LUMINOSO es una trayectoria (línea geométrica) que sigue la luz de ir de un foco luminoso
a un receptor.
HAZ LUMINOSO Conjunto de radiaciones luminosas está limitada por una abertura de dimensión considerable en
relación con la longitud de onda de las radiaciones que componen la luz.
VELOCIDAD DE LA LUZ
Está definido como cuánto tarda la luz en traspasar en el vacío desde un punto a otro, y se mide en el tiempo.
A modo de ejemplo podemos decir entonces que la luz del sol tarda aproximadamente 8 minutos y 19 segundos en
llegar a la tierra. Se considera que la velocidad de la luz es una constante universal, invariable en el tiempo y
espacio físico. Recorre 299.792.458 metros por segundo y 1080 millones de kilómetros por hora. Se relaciona con
otra medida estipulada que es el “año luz”, este se refiere a la distancia recorrida por la luz en el tiempo que dura un
año.
Historia
En la antigüedad se consideraba que la luz tenía velocidad infinita; es decir, que se propagaba instantáneamente en
todas las direcciones.
El primer intento en medir la velocidad de la luz es debido a Galileo. Se dispusieron, él y un ayudante, en la cima de
dos montes próximos, provistos de sendas linternas. Cuando uno destapara su linterna, el otro haría lo mismo.
Sabiendo la distancia entre los montes y el tiempo transcurrido, se podría inferir la velocidad de propagación. El
resultado fue un fracaso puesto que el error cometido es muy elevado para este tipo de experimento.
En 1675 el astrónomo danés Ole Roemer (1644-1710) observó que los eclipses de los satélites de Júpiter sufrían un
adelanto o retraso según que el planeta estuviera más cerca o más lejos de la Tierra. Conociendo el diámetro de la
órbita terrestre y el retraso, llegó a la cifra de 2 x 108 m/ s.
En 1849 por Fizeau (1819-1896) empleó un método que usaba una rueda dentada y varios espejos. Con este aparato
llegó una un valor de 3,13 x 108 m/ s.
En 1862, Foucault (1819-1868) utilizó un método basado en un espejo giratorio. Usando esta técnica halló un valor
de 2,98 x 108m/s. El valor aceptado en la actualidad es c = 299 792,5 km/ s, con un error inferior •
a 3,4 x 104%.
Según la teoría de la relatividad de Einstein, en el universo, nada puede viajar con una velocidad mayor que la de la
luz en el vacío.
La velocidad de la luz en otros medios es inferior a c, ara fines prácticos, se considera la velocidad de la luz c = 300
000 km/ s o 3 X108 m. y se supone que esta misma velocidad la tiene en el aire.
ILUMINACIÓN Y FOTOMETRÍA
Fotometría es la rama de la óptica que se encarga de la medición de la intensidad de la luz, como el brillo
percibido por el ojo humano
Así, el objeto de la fotometría es la medición de la intensidad luminosa de una fuente de luz, o de la cantidad
de flujo luminoso que incide sobre una superficie.
La intensidad lumínica es la cantidad de luz emitida por segundo en una dirección dada, y su unidad
de medida es la candela ( cd)
La densidad lumínica es la cantidad de luz que atraviesa una superficie dada por segundo, y su unidad
es la lumen (1m)
La iluminación o luminancia (E) es la medida de la cantidad de luz incidente en un área dada y su
unidad es el lumen por metro cuadrado (11x = 1 lm/ m 2 )
La fotometría es importante en fotografía, astronomía e ingeniería de iluminación, los instrumentos empleados
para la medición de la luz visible se denominan fotómetros. Las ondas de luz estimulan el ojo humano en
diferentes grados según su longitud de onda. Como es difícil fabricar un instrumento con la misma sensibilidad que
el ojo humano para las distintas longitudes de onda, muchos fotómetros requieren un observador humano. Los
fotómetros fotoeléctricos necesitan filtros coloreados especiales para responder igual que el ojo humano.
FUENTES LUMINOSAS
La original y mayor fuente de luz es el Sol. En seguida está el fuego, las velas, el aceite y lámparas de gas. Con
el descubrimiento de la electricidad vinieron los diferentes tipos de lámparas que existen hoy en el mercado, a
estas se les denomina fuentes de luz artificial.
Las lámparas eléctricas son la fuente principal de luz artificial de uso común. Convierten la energía eléctrica
en luz y en energía calórica.
Los tipos de lámparas más usados para la iluminación son:
1. Lámparas incandescentes: Contienen un filamento que se calienta por el paso de la corriente eléctrica
a través de él. El filamento está encerrado en un bulbo de vidrio que tiene una base adecuada para
conectar la lámpara a un receptáculo eléctrico.
Los bulbos eléctricos para uso doméstico se clasifican según la
cantidad de energía eléctrica que consumen, que se expresa en
vatios.
El inconveniente de esta clase de focos es que consumen mucha
energía eléctrica, que se disipa en forma de calor.
2.
Lámparas fluorescentes: Constan de un tubo de vidrio con el interior cubierto con fósforo en polvo,
que fluorescente cuando se excita con luz ultravioleta; los electrodos del filamento se montan en juntas de
extremo conectadas a las clavijas de la base. El tubo se llena con un gas inerte (como argón) y una
gota de mercurio y se opera a una presión relativamente baja.
Una variedad de las lámparas fluorescentes son los llamados
focos ahorradores, cuyas características son su poco consumo
de energía eléctrica, baja emisión de calor y alta
durabilidad.
3.
Lámparas de vapor de mercurio: Constan de tubos de cuarzo llenados con argón y mercurio, rodeados
por una camisa de vidrio llena de nitrógeno.
Estas lámparas se emplean en la iluminación de calles o canchas
deportivas en las que se requiere una iluminación que imite
la luz natural.
4.
Lámparas de vapor de sodio de alta presión: Usan sodio metálico en tubos translúcidos de óxido de
aluminio.
Se emplean en iluminación de carreteras, puentes, autopistas y
en determinados trabajos industriales como talleres y bodegas.
5. Lámparas LED: Son lámparas compuestas de diodos eléctricos.
Muy recientemente se están introduciendo para su
consumo doméstico, debido a que tienen niveles muy
bajos de consumo de energía.
PUNTOS PARA TENER EN CUENTA EN UNA BUENA ILUMINACIÓN
 Luz suficiente: Tener niveles adecuados de luz, según la naturaleza de la tarea visual.

Iluminación uniforme: Una iluminación general con un alto grado de uniformidad, garantiza total
libertad a la hora de situar la maquinaria y los bancos de trabajo.(en cualquier punto 200 Lux).

Buena iluminación vertical: En ciertos trabajos la tarea visual está localizada en el plano vertical. Se
puede recurrir a las empotradas en el techo que ofrecen una distribución asimétrica de la luz.

Fuentes de luz bien apantalladas: En alturas de montaje bajas es fundamental el uso de pantallas
con rejillas que proporcionen el apantallamiento en la dirección crítica, y evitar el deslumbramiento.

Rendimiento: Debe de obtenerse el mejor rendimiento y la máxima economía en toda instalación de
iluminación.

Decoratividad: No debe olvidarse el efecto decorativo y funcional de una buena iluminación.