Monografias.com > Salud
Descargar Imprimir Comentar Ver trabajos relacionados

La óptica




Enviado por andres



  1. Historia de la
    Óptica
  2. Óptica
    geométrica
  3. Velocidad e índice
    de refracción
  4. La reflexión de la
    luz
  5. La refracción de
    la luz
  6. Tipos de
    espejos
  7. Principales partes del
    ojo
  8. Bibliografía

Historia de la
Óptica

La óptica, al igual que las
demás ciencias, ha necesitado de muchos siglos de lenta y
progresiva evolución, para llegar a ser lo que es hoy en
día, el cual se rige por leyes que nos permiten un
conocimiento más exacto de ella.

Las nociones que tenemos de la
óptica en la antigüedad, son muy escasas y mal
documentadas, lo que no nos permite hacer afirmaciones concretas
sobre el tema.

Partiremos con esta breve historia de la
óptica, mencionando que en el siglo XV antes de Cristo,
durante el reinado de Tumes III, aparecen los primeros vasos de
vidrio y esmaltes artísticos de este material. Mencionamos
este hecho, debido a la gran importancia y conexión que
tiene este material con la óptica propiamente
dicha.

En el año 1928, el arqueólogo
Beck encuentra lentes planos convexas y biconvexas, procedentes
de la Antigua Mesopotamia de más de 3000 años antes
de Cristo. En Creta se hallan lentes biconvexas de una
antigüedad, comprendida entre los años 3000 y 1200
antes de Cristo. Sin embargo, estas lentes no fueron auxiliares
de la visión, sino que fueron utilizados como objetos
sagrados para encender fuego.

De hecho, son numerosas las lentes
positivas encontradas que tienen una gran antigüedad. En
Pompeya se halló una lente de 5 cm. de diámetro. En
Creta se encontró una caja con seis lentes convexos, la
mayor de 0.8 pulgadas de diámetro y de 10 aumentos. En el
Museo Arqueológico de Berlín, hay una lente
positiva de 7 mm de espesor y un foco de 152 cm.

Las lentes positivas, fueron usadas como
lupas, desde tiempos muy remotos. No puede admitirse de otro
modo, como fueron hechas las pequeñas y delicadas
inscripciones, en objetos hallados en las esfinges de la Tumba de
Minos, en Egipto. Los hallazgos arqueológicos lo
confirman.

En el siglo V antes de Cristo, los Griegos,
Romanos. Arabes, Indúes y Chinos, usaron lentes positivas
en medicina, como cauterios en el tratamiento de heridas. Plinio
igualmente se refiere a las esferas de vidrio llenas de agua, que
servían para encender fuego, como así
también al hecho que los objetos vistos a través de
ellas se ven más grandes.

En el año 455 comienza la
penetración de los Bárbaros y la caída del
Imperio Romano. La ciencia se centra en Europa, Norte de Africa y
Asia Menor. La fabricación del vidrio, que Roma
había extendido por todo el Imperio, se pierde con su
caída, sobre todo en Egipto y Siria, debiéndose
esperar su renacer en el sigo XI, en Venecia y Murano.

Aetius de Amida, educado en la Universidad
de Alejandría, en sus escritos científicos, a modo
de enciclopedia, hace mención de la miopía
designándola como "Vista Corta" señalando, que
algunos miopes tienen los ojos saltones, indicando además
que se trata de un fenómeno irreparable.

Óptica
geométrica

En física, la óptica
geométrica parte de las leyes fenomenológicas de
Snell (o Descartes según otras fuentes) de la
reflexión y la refracción. A partir de ellas, basta
hacer geometría con los rayos luminosos para la
obtención de las fórmulas que corresponden a los
espejos, dioptrio y lentes (o sus combinaciones), obteniendo
así las leyes que gobiernan los instrumentos
ópticos a que estamos acostumbrados.

La óptica geométrica usa la
noción de rayo luminoso; es una aproximación del
comportamiento que corresponde a las ondas
electromagnéticas (la luz) cuando los objetos involucrados
son de tamaño mucho mayor que la longitud de onda usada;
ello permite despreciar los efectos derivados de la
difracción, comportamiento ligado a la naturaleza
ondulatoria de la luz.

Esta aproximación es llamada de la
Eikonal y permite derivar la óptica geométrica a
partir de las ecuaciones de Maxwell.

Velocidad e
índice de refracción

La velocidad con que la luz se propaga a
través de un medio homogéneo y transparente es una
constante característica de dicho medio, y por tanto,
cambia de un medio a otro. En la antigüedad se pensaba que
su valor era infinito, lo que explicaba su propagación
instantánea.

Debido a su enorme magnitud la medida de la
velocidad de la luz c ha requerido la invención
de procedimientos ingeniosos que superarán el
inconveniente que suponen las cortas distancias terrestres en
relación con tan extraordinaria rapidez. Métodos
astronómicos y métodos terrestres han ido dando
resultados cada vez más próximos. En la actualidad
se acepta para la velocidad de la luz en el vacío el valor
c = 300 000 km/s. En cualquier medio material
transparente la luz se propaga con una velocidad que es siempre
inferior a c. Así, por ejemplo, en el agua lo
hace a 225 000 km/s y en el vidrio a 195 000 km/s.

La reflexión
de la luz

Al igual que la reflexión de las
ondas sonoras, la reflexión luminosa es un fenómeno
en virtud del cual la luz al incidir sobre la superficie de los
cuerpos cambia de dirección, invirtiéndose el
sentido de su propagación. En cierto modo se podría
comparar con el rebote que sufre una bola de billar cuando es
lanzada contra una de las bandas de la mesa.

La visión de los objetos se lleva a
cabo precisamente gracias al fenómeno de la
reflexión. Un objeto cualquiera, a menos que no sea una
fuente en sí mismo, permanecerá invisible en tanto
no sea iluminado. Los rayos luminosos que provienen de la fuente
se reflejan en la superficie del objeto y revelan al observador
los detalles de su forma y su tamaño.

De acuerdo con las características
de la superficie reflectora, la reflexión luminosa puede
ser regular o difusa. La reflexión regular tiene
lugar cuando la superficie es perfectamente lisa. Un espejo o una
lámina metálica pulimentada reflejan
ordenadamente un haz de rayos conservando la forma del
haz. La reflexión difusa se da sobre los cuerpos
de superficies más o menos rugosas.

En ellas un haz paralelo, al reflejarse, se
dispersa orientándose los rayos en direcciones diferentes.
Ésta es la razón por la que un espejo es capaz de
reflejar la imagen de otro objeto en tanto que una piedra, por
ejemplo, sólo refleja su propia imagen

Sobre la base de las observaciones antiguas
se establecieron las leyes que rigen el comportamiento de la luz
en la reflexión regular o especular. Se denominan
genéricamente leyes de la
reflexión.

Si S es una superficie especular
(representada por una línea recta rayada del lado en que
no existe la reflexión), se denomina rayo
incidente
al que llega a S, rayo reflejado al que
emerge de ella como resultado de la reflexión y punto de
incidencia O al punto de corte del rayo incidente con la
superficie S. La recta N, perpendicular a
S por el punto de incidencia, se denomina
normal

Al igual que las leyes de la
reflexión, las de la refracción poseen un
fundamento experimental. Junto con los conceptos de rayo
incidente, normal y ángulo de incidencia, es necesario
considerar ahora el rayo refractado y el ángulo de
refracción o ángulo que forma la normal y el rayo
refractado.

La refracción
de la luz

Se denomina refracción luminosa al
cambio que experimenta la dirección de propagación
de la luz cuando atraviesa oblicuamente la superficie de
separación de dos medios transparentes de distinta
naturaleza. Las lentes, las máquinas fotográficas,
el ojo humano y, en general, la mayor parte de los instrumentos
ópticos basan su funcionamiento en este fenómeno
óptico.

El fenómeno de la refracción
va, en general, acompañado de una reflexión,
más o menos débil, producida en la superficie que
limita los dos medios transparentes. El haz, al llegar a esa
superficie límite, en parte se refleja y en parte se
refracta, lo cual implica que los haces reflejado y refractado
tendrán menos intensidad luminosa que el rayo incidente.
Dicho reparto de intensidad se produce en una proporción
que depende de las características de los medios en
contacto y del ángulo de incidencia respecto de la
superficie límite. A pesar de esta circunstancia, es
posible fijar la atención únicamente en el
fenómeno de la refracción para analizar sus
características.

Las leyes de la
refracción

Al igual que las leyes de la
reflexión, las de la refracción poseen un
fundamento experimental. Junto con los conceptos de rayo
incidente, normal y ángulo de incidencia, es necesario
considerar ahora el rayo refractado y el ángulo de
refracción o ángulo que forma la normal y el rayo
refractado.

Sean 1 y 2 dos medios transparentes en
contacto que son atravesados por un rayo luminoso en el sentido
de 1 a 2 y e1 y e2 los ángulos de incidencia y
refracción respectivamente. Las leyes que rigen el
fenómeno de la refracción pueden, entonces,
expresarse en la forma:

1.ª Ley. El rayo incidente,
la normal y el rayo refractado se encuentran en el mismo
plano.

2.ª Ley. (ley de Snell) Los
senos de los ángulos de incidencia e1 y de
refracción e2 son directamente proporcionales a las
velocidades de propagación v1 y v2 de la luz en los
respectivos medios.

Monografias.comMonografias.com

Recordando que índice de
refracción y velocidad son inversamente proporcionales
(ecuación 14.1) la segunda ley de la refracción se
puede escribir en función de los índices de
refracción en la forma:

Monografias.com

o en otros términos:

n1 · sen e1 = n2
· sen e2 = cte (14.5)

Esto indica que el producto del seno del
ángulo e por el índice de refracción del
medio correspondiente es una cantidad constante y, por tanto, los
valores de n y sen e para un mismo medio son
inversamente proporcionales.

Debido a que la función
trigonométrica seno es creciente para ángulos
menores de 90º, de la última ecuación (14.5)
se deduce que si el índice de refracción ni del
primer medio es mayor que el del segundo n2, el ángulo de
refracción e2 es mayor que el de incidencia e1 y, por
tanto, el rayo refractado se aleja de la
normal.

Por el contrario, si el índice de
refracción n1 del primer medio es menor que el del segundo
n2, el ángulo de refracción e2 es menor que el de
incidencia el y el rayo refractado se acerca a la
normal.

Estas reglas prácticas que se
deducen de la ecuación (14.5) son de mucha utilidad en la
representación de la marcha de los rayos, operación
imprescindible en el estudio de cualquier fenómeno
óptico desde la perspectiva de la óptica
geométrica.

La refringencia de un medio transparente
viene medida por su índice de refracción. Los
medios más refringentes son aquellos en los que la luz se
propaga a menor velocidad; se dice también que tienen una
mayor densidad óptica. Por regla general, la
refringencia de un medio va ligada a su densidad de materia, pues
la luz encontrará más dificultades para propagarse
cuanta mayor cantidad de materia haya de atravesar para una misma
distancia. Así pues, a mayor densidad, menor velocidad y
mayor índice de refracción o grado de
refringencia.

Tipos de
espejos

ESPEJO CONCAVO: Un espejo cóncavo
refleja luz desde la parte curva interna. Cuando los rayos de luz
que provienen de un objeto inciden paralelos al eje principal
siguen la ley de reflexión. Los rayos que se reflejan
sobre el espejo, a igual distancia del eje principal, son
simétricos. Donde estos rayos se encuentran se haya el
foco principal o punto focal del espejo. Este punto queda en el
medio del objeto reflejado y el punto que esta al medio del
espejo. Un espejo cóncavo es un espejo convergente ya que
los rayos reflejados se encuentran en el punto focal.Cualquier
rayo que incida sobre el espejo se reflejará y
pasará por el punto focal. El rayo incidente que pase por
el foco se reflejará en una dirección paralela al
eje principal.ESPEJO PLANO: Un espejo plano es una superficie
plana muy pulimentada que puede reflejar la luz que le llega con
una capacidad reflectora de la intensidad de la luz incidente del
95% (o superior) . Los espejos planos se utilizan con mucha
frecuencia. Son los que usamos cada mañana para mirarnos.
En ellos vemos nuestro reflejo, una imagen que no está
distorsionada. ESPEJO CONVEXO: El espejo convexo da una imagen
menor que el objeto y virtual (los rayos reflejados no se
concentran en ningún punto y no se puede recoger la imagen
del objeto sobre una pantalla)

Los espejos planos son los que los usamos
para mirarnos a nosotros mismos. Cuando vemos un espejo plano,
estamos viendo un reflejo, que no está distorsionado en su
tamaño. Pero la imagen formada cambia de sentido izquierdo
– derecho. Ese es el porque de que si usted tiene algo en el
brazo derecho, aparece en el espejo como si lo tuviera en el
brazo izquierdo. Como la imagen es recta, debe ser
virtual.EspejosLos espejos curvos trabajan de la misma manera que
los lentes. La diferencia es que el espejo cóncavo trabaja
como si fuera un lente convexo y un espejo convexo trabaja como
si fuera un lente cóncavo. Esto significa que el espejo
cóncavo es un espejo convergente. así que los rayos
de luz saldrán del mismo lado del espejo. Aparte, un
espejo convexo se divergirán y tendrá un foco
virtual localizado en el punto F en el otro lado del espejo. El
centro de curvatura de un espejo está localizado en
2F.Cuando un espejo es cóncavo y la curva es una
parábola, si un rayo incide paralelo al eje del espejo, se
refleja pasando por el foco (que es la mitad del centro
óptico de la esfera a la que pertenece el espejo), y si
incide pasando por el foco, se refleja paralelo al eje
principal.

EL TELESCOPIO.

Un telescopio es básicamente un
instrumento óptico que recoge cierta cantidad de luz y la
concentra en un punto. La cantidad de luz colectada por el
instrumento depende fundamentalmente de la apertura del mismo (el
diámetro del objetivo). Para visualizar las
imágenes se utilizan los oculares, los cuales se disponen
en el punto donde la luz es concentrada por el objetivo, el plano
focal. Son los oculares los que proporcionan los aumentos al
telescopio: al intercambiar oculares se obtienen diferentes
aumentos con el mismo instrumento.

 La idea principal en un telescopio
astronómico es la captación de la mayor cantidad de
luz posible, necesaria para poder observar objetos de bajo
brillo, así como para obtener imágenes
nítidas y definidas, necesarias por ejemplo para observar
detalles finos en planetas y separar estrellas dobles
cerradas.

 

Monografias.com

Principales partes
del ojo

HUMOR VÍTREO: tiene el aspecto de
una masa gelatinosa y transparente formada por agua, cloruro de
sodio y albúmina en pequeña cantidad.HUMOR ACUOSO:
el 98 % de este líquido es agua. Es un líquido
incoloro, transparente y de reacción alcalina. Ocupa las
cámaras anterior y posterior del compartimiento anterior
del ojo. En su interior está sumergido el iris, cuyo
orificio pupilar comunica las dos cámaras.CRISTALINO: es
un lente biconvexo, transparente y elástico, que
está fijado por medio de los músculos ciliares.
Estos controlan el cristalino, permitiéndole cambiar de
forma, para focalizar un objeto.LA CÓRNEA:es la superficie
transparente que mide aproximadamente 1,5 cm de diámetro.
Presenta forma convexa. Se ubica en la parte anterior del globo
ocular. Al igual que la lente de una cámara
fotográfica, inicia el proceso visual refractando los
rayos de luz para que se ordenen de determinada manera.LA PUPILA:
se encuentra en el centro del iris. Es una abertura que
posibilita el paso de la luz hacia adentro. El iris permite
agrandar o contraer la pupila, regulando así la cantidad
de luz que entra en el ojo.EL IRIS: es la parte situada alrededor
de la pupila. Contiene un pigmento marrón, verde o azul,
que le da el color a los ojos. Está rodeado por un
músculo(esfínter), que regula el diámetro de
la pupila y, por lo tanto, la cantidad de luz que penetra en el
ojo. Este ajuste sirve para lograr definición de los
objetos que observamos(enfocar). LA FÓVEA: es el
área ubicada en el centro de la retina. Está
irrigada por gran cantidad de vasos sanguíneos. En el
centro su estructura presenta células especializadas, los
conos. Es el encargado de la visión en detalle.LA
ESCLERÓTICA:es una capa de fibras de tejido conectivo que
le da dureza y protección al ojo.LA RETINA: es la capa
más interna del ojo, donde se ubican las células
fotorreceptoras. Algunas trabajan con luz brillante y hacen
posible la visión de color: conos. Otras se adaptan a la
luz tenue y no detectan el color: bastones y bastoncillos. Los
dos tipos de células forman sinapsis con las neuronas
sensoriales, cuyos axones conforman el nervio óptico.

Monografias.com

Bibliografía

http://www.misrespuestas.com/que-es-la-optica.html

http://rabfis15.uco.es/lvct/tutorial/39/historia.htm

http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%93ptica/wiki/Leyes_de_la_%C3%B3ptica

http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%93ptica.

 

 

Autor:

José Andrés Dolores Jorge

 

Nota al lector: es posible que esta página no contenga todos los componentes del trabajo original (pies de página, avanzadas formulas matemáticas, esquemas o tablas complejas, etc.). Recuerde que para ver el trabajo en su versión original completa, puede descargarlo desde el menú superior.

Todos los documentos disponibles en este sitio expresan los puntos de vista de sus respectivos autores y no de Monografias.com. El objetivo de Monografias.com es poner el conocimiento a disposición de toda su comunidad. Queda bajo la responsabilidad de cada lector el eventual uso que se le de a esta información. Asimismo, es obligatoria la cita del autor del contenido y de Monografias.com como fuentes de información.

Categorias
Newsletter