Espejos concavos y convexos

Los espejos concavos hacen converger los rayos luminosos paralelos. Se usan en los focos de los vehículos. Al colocar una ampolleta en el foco, los rayos salen paralelos. Se pueden producir imagenes reales y virtuales, dependiendo de la ubicación del objeto.

Una imagen real se forma por intersección real de los rayos reflejados.
Una imagen virtual se forma en la intersección de las proyecciones de los rayos reflejados.

Los espejos convexos hacen diverger los rayos luminosos paralelos. Se suele usar en supermercados y bancos como una manera de tener una vista de amplio espectro. En un espejo convexo sólo se forman imagenes virtuales.

Imagenes en un espejo

En esta imagen se observa a la derecha la imagen real y la trayectoria de los rayos de luz originales. La trayectoria comienza entre la mano y el pie, se refleja en el espejo (linea central) y se refleja hasta el ojo. Por su parte el ojo percibe una proyección de la luz hacia atrás del espejo (lado izquierdo).
El lado Izquierdo es el mundo virtual y el lado derecho el mundo real.

Principio de Fermat

El principio dice "Un rayo de luz al viajar de un punto a otro, siempre lo hará por el camino que le tome menos tiempo".
Demostración geométrica:
Supongamos un rayo de luz que parte del punto S, luego se refleja en un espejo plano reflectante en el punto B y finalmente llega al punto P. La distancia recorrida por el rayo de luz es SB + BP. Según el principio de Fermat este es el camino que toma menos tiempo. Si consideramos además que la velocidad de propagación de la luz es la misma en todo el recorrido, el trayecto seguido por la luz es también el más corto. Para demostrar esto vamos a trazar otra trayectoria en que el rayo se refleje en un punto A.
1. se dibuja un punto imaginario S´, detras del espejo y a la misma distancia del espejo que el punto S.
2. La trayectoria SB + BP es igual al trazo S´P
3. De acuerdo a esto, la trayectoria SA + AP es igual a la trayectoria S´A + AP
4. Si observamos el triángulo S´AP, vemos que el lado S´P necesariamente tiene que ser menor que la suma de los otros dos lados S´A + AP. Por lo tanto, la trayectoria que pasa por el punto B es mas corta que la trayectoria que pasa por el punto A.

Reflexión especular y difusa

Reflexión especular: Ocurre cuando los rayos luminosos que caen en una superficie reflectora muy plana son reflejados de modo que el ángulo incidente es igual al ángulo reflejado (ver esquema).

Reflexión difusa: Ocurre cuando los rayos paralelos que caen en una superficie rugosa, reflejan los rayos luminosos con ángulos dispersos, de modo que no se puede observar una imagen en la superficie. Este fenómeno ocurre por que las macro o micro rugosidades desvían la luz en distintos ángulos. De todas maneras, en este caso también se cumple que los rayos incidentes individuales son reflejados con ángulos identicos al incidente.

Fases Lunares

Las fases lunares son los movimientos de la luna alrededor de la Tierra. Es importante considerar que la orbita de la Luna no está en el plano en el cual llegan los rayos de luz desde el Sol, sino que posee una inclinación en donde se dan las situaciones arriba mostradas.
Cuando desde la Tierra no se observa la Luna, es porque esta recibiendo luz justo desde atrás (luna nueva). Cuando desde la Tierra se observa la mitad derecha de la luna iluminada, es porque estamos en la fase Cuarto creciente. Cuando desde la Tierra vemos la Luna completamente iluminada, es porque estamos en Fase de Luna Llena y se observa incluso más grande por su luminosidad. Cuando se observa la cara izquierda iluminada, estamos en Fase de Cuarto Menguante.
Este ciclo ocurre todos los meses y no hay que confundirlo con los eclipses lunares.

Eclipse de Luna

El eclipse de Luna ocurre con baja frecuencia y sucede cuando la Tierra se interpone entre la Luna y el Sol. Normalmente coincide con la fase de Luna llena.

Eclipse Solar

Un eclipse solar ocurre cuando la Luna se interpone entre la Tierra y el Sol. El eclipse total ocurre en el umbra y un pequeño halo de luz se observa en la penumbra. En la antumbra se ve un anillo alrededor de la sombra.

Velocidad de la luz según Michelson y Morley

Los científicos idearon el artefacto anterior llamado interferometro. En la figura se muestra el recorrido hipotético de la luz, suponiendo el reposo respecto a la fuente de luz.

Este mismo experimento se hizo tomando el movimiento de la Tierra que hace que el interferometro se mueva en direccion del movimiento de rotación de la Tierra. Michelson y Morley hicieron mediciones para ver diferencias entre un caso en reposo y otro en movimiento. Los resultados indicaron que independiente de la velocidad del interferometro, la velocidad de la luz es la misma casi 2,997x10(8) m/s.

Velocidad de la luz según Armand H. Louis Fizeau

Al emitir una luz que pasara por los dientes de una rueda que giraba a una cierta velocidad regulada de tal forma que el pulso de luz salga por una ranura y al retornar se topara con el diente que estaba al lado. El tiempo que demoraba la luz en ir y volver del espejo situado a 31 Km era igual al tiempo que tomaba un diente en moverse a la posición siguiente. Fizeau obtuvo un valor superior al actual de 3,1x10 (8) m/s.

Velocidad de la luz segun Olaf Roemer

Se sabía que el eclipse de un satelite de jupiter experimentaba retrasos y adelantos con gran regularidad. La máxima diferencia ocurría entre observaciones de 6 meses y alcanzaba a 1320 segundos. Roemer formuló la hipótesis de que estos retrasos se debían a las variaciones que experimenta la distancia entre la Tierra y Jupiter a consecuencia del movimiento de nuestro planeta alrededor del Sol. De acuerdo a esta hipótesis, el eclipse del satelite de jupiter siempre demoraba lo mismo, pero el evento de eclipse tenía un retraso o un adelanto según su posición respecto al Sol. Los 1320 s era la demora de la luz en recorrer el diametro de la orbita de la Tierra. Roemer calculó una velocidad 75% del valor actual.

Luz LASER

LASER significa =Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation

El laser es un ejemplo de luz monocromatica de alta energía que contiene una sola frecuencia y por lo tanto un solo color. Además es Coherente, es decir, no se dispersa al propagarse como ocurre con la luz blanca. Para generar luz laser se estimulan los electrones de un cristal de rubí o un gas para que se produzcan saltos cuánticos iguales y sincronizados.

Recordemos que la Ecuación de Planck dice que: E = h * f, es decir hay una relación directamente proporcional entre la frecuencia de una onda y la energía asociada. Como la frecuencia de onda de la luz UV es alta, su energía también lo será y por lo tanto se justifica el daño que ocaciona a la piel.

La luz laser puede generar tal energía que puede causar daños irreparables a la vista y puede causar incluso un agujero en una lamina de acero.

Color

Los objetos no se caracterizan por el color. El color es una caracteristica de la luz, de una frecuencia característica de una de las ondas y por lo tanto el color de un objeto es aquella frecuencia que es reflejada por dicho objeto. Por ejemplo, el color verde de una hoja, se debe a que la clorofila absorbe todas las longitudes de onda, excepto la longitud de onda del verde que es reflejado. Asimismo, el cielo es azul porque la atmósfera absorbe todas las longitudes de onda excepto el azul que es reflejado y permite observar su color.

Espectro Electromagnetico

La luz es energía electromagnetica que está formada por distintos tipos de ondas electromagneticas, las que se diferencian en su frecuencia, longitud de onda y energía asociada. Estas ondas se ubican en un espectro contínuo llamado espectro electromagnetico.

Las ondas electromagneticas son vibraciones periódicas de los campos eléctricos y magnético, perpendiculares entre sí. La luz visible es una pequeña proporción de todas esas ondas.

El espectro posee ondas con longitudes de ondas que van desde 100.000 m a 0,000000000000014 m.