Óptica

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Propagación de las ondas electromagnéticas

Las ondas electromagnéticas se propagan en línea recta en un mismo medio. Su velocidad de propagación es en el vacío c.

Ondas electromagnéticas. La luz

La luz visible es un conjunto de radiaciones electromagnéticas cuyas frecuencias están comprendidas entre 3,84·1014 Hz y 7,89·1014 Hz y sus longitudes de onda en el vacío entre 7,8×10−7 m – 3,8×10−7 m (del rojo al violeta. La radiación de menor energía (infrarrojo) o de mayor energía (ultravioleta) no es visible para el ojo humano.

La luz se propaga en linea recta cuando lo hace por un mismo medio sin encontrar obstáculos en su camino. Debemos tener en cuenta que un obstáculo puedes ser un cuerpo opaco o algo cuyo efecto gravitatorio curve los rayos luminosos.

Sin embargo podemos considerar con bastante certeza que la luz se mueve en línea recta para explicar fenómenos tales como los eclipses (solar o lunar) y la formación de sombras y penumbras.

La velocidad de la luz se ha intentado medir desde el siglo XVII. Galileo lo intentó tratando de medir el retraso que se observaba al ver el destello de una linterna que se destapaba a una gran distancia. El hecho de acumular fracasos solo hizo pensar a estos científicos que la luz se propagaba a una gran velocidad y no de forma instantánea como pensaban los mas antiguos.

 

Luego Roemer intentó medir la velocidad de la luz usando la diferencia que se observaba entre dos eclipses de las lunas de Júpiter observados desde la Tierra cuando esta ocupaba posiciones diferentes. La distancia recorrida por la luz en exceso en un caso respecto de otro era casi el doble del radio de la órbita terrestre, el tiempo de diferencia era de unos mil segundos con lo que la velocidad de la luz obtenida sería la que se acepta hoy, sin embargo un error en las mediciones dejo el resultado en 2,1·108 m/s.

El experimento realizado por Fizeau fue el primero que diuna medida aproximada de la velocidad de la luz. El explerimento consistía en hacer pasar un rayo reflejado en una superficie semitransparente que luego incide sobre un espejo, a través de dos dientes de una rueda dentada tal y como indica la figura. El recorrido debe ser de unos cientos de metros y a partir de ahí se calcula la velocidad de la luz.

Este experimento se mejoró mas tarde utilizando una rueda con espejos en lugar de con dientes. Fue Michelson quien lo hizo. En la actualidad se acepta como velocidad de la luz en el vacío 2,99702456·108 m/s lo que se aproxima bastante al valor 3·108 m/s

Índice de refracción

El índice de refracción absoluto es el cociente entre la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad de la luz en ese medio. n = c / v . Como se ve es adimensional y su valor deberá ser siempre mayor o igual a la unidad en el aire puesto que en cualquier otro medio la velocidad de la luz es menor que en el vacío. Teniendo en cuenta que la velocidad de una onda es igual al producto de su longitud por su frecuencia:

c = λ0 f

v = λ f

Pues se sabe que cuando la luz cambia de medio conserva su frecuencia con lo que tiene que variar el valor de la longitud de onda.

n = c / v = (λ0 f) / (λ f) = λ0 / λ

El índice de refracción relativo entre los medios 1 y 2 se define como el cociente entre los índices de refracción en el medio 1 y el del medio 2

n1,2 = n1 / n2 = λ2 / λ1

 

 

 

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