martes, 11 de diciembre de 2012

OPTICA


Escuela preparatoria oficial anexa a la normal de Sultepec

Física iii
“Óptica”
3° grado                                                     grupo ii
Quinto semestre

Alumna: Beatriz
                                 Adriana
                                                 Gómez
                                                            Vázquez.
Profesor: Antonio
                                   Trujillo
                                                   Hernández.

Ciclo-escolar
2012-2013.


ÓPTICA
 
                                                                                                                                     



La óptica es la rama de la física que analiza las características y las propiedades de la luz, estudiando cómo se comporta y se manifiesta.
Es la ciencia que estudia cómo emiten luz los cuerpos luminosos, cómo ésta se propaga en los distintos medios y es absorbida por los cuerpos. La óptica, en sentido amplio, estudia las imágenes, incluidos actualmente los procesos digitales para crearlas.

PROPAGACIÓN DE LA LUZ:
Los fenómenos más importantes que experimentan las ondas de luz en su propagación son la reflexión y la refracción.
Una de las propiedades de la luz más evidentes a simple vista es que se propaga en línea recta. Lo podemos ver, por ejemplo, en la propagación de un rayo de luz a través de ambientes polvorientos o de atmósferas saturadas. La óptica geométrica parte de esta premisa para predecir la posición de la luz, en un determinado momento, a lo largo de su transmisión.
De la propagación de la luz y su encuentro con objetos surgen las sombras. Si interponemos un cuerpo opaco en el camino de la luz y a continuación una pantalla, obtendremos sobre ella la sombra del cuerpo. Si el origen de la luz o foco se encuentra lejos del cuerpo, de tal forma que, relativamente, sea más pequeño que el cuerpo, se producirá una sombra definida. Si se acerca el foco al cuerpo surgirá una sombra en la que se distinguen una región más clara denominada penumbra y otra más oscura denominada umbra.
Sin embargo, la luz no siempre se propaga en línea recta. Cuando la luz atraviesa un obstáculo puntiagudo o una abertura estrecha, el rayo se curva ligeramente. Este fenómeno, denominadodifracción, es el responsable de que al mirar a través de un agujero muy pequeño todo se vea distorsionado o de que los telescopios y microscopios tengan un número de aumentos máximo.
La luz emitida por una fuente luminosa es capaz de llegar a otros objetos e iluminarlos. Este recorrido de la luz, desde la fuente luminosa hasta los objetos, se denomina rayo luminoso.

Las características de la propagación de la luz son:
• La luz se propaga en línea recta. Por eso la luz deja de verse cuando se interpone un cuerpo entre el recorrido de la luz y la fuente luminosa.
• La luz se propaga en todas las direcciones. Esa es la razón por la cual el Sol ilumina todos los planetas del sistema solar.
• La luz se propaga a gran velocidad.
Si encendemos una bombilla (ampolleta) en una habitación, inmediatamente llega la luz a cualquier rincón de la misma. Es decir, la luz se propaga en todas direcciones. A no ser que encuentren obstáculos en su camino, los rayos de luz van a todas partes y siempre en línea recta.
Además, en el mismo momento de encender la ampolleta vemos la luz. Esto ocurre porque la luz viaja desde la ampolleta hasta nosotros muy rápido. La luz se propaga en el aire a una gran velocidad. En un segundo recorre trescientos mil (300.000) kilómetros. Sin embargo, la velocidad de la luz no es la misma en todos los medios. Si viaja a través del agua, o de un cristal, lo hace más lentamente que por el aire.
Propiedades de la luz
Algunas propiedades de la luz, como el color, la intensidad, dependen del tipo de fuente luminosa que las emita. No obstante, existen otras propiedades, como la reflexión y la refracción, que son comunes a todos los tipos de luz.
La reflexión: la luz cambia de dirección

Al situarnos ante un espejo, en una habitación iluminada, vemos nuestra imagen en él; es decir, nos vemos reflejados en el espejo. ¿A qué se debe esto? Los rayos de luz que entran por la ventana nos iluminan y llegan hasta el espejo. Al chocar con él cambian de dirección y vuelven hacia nosotros. Esto nos permite ver lo que iluminaban a su paso, es decir, nos vemos a nosotros mismos.
De la misma manera que una pelota choca contra una pared, rebota y cambia de dirección, los rayos luminosos, al chocar con una superficie como la del espejo, vuelven en una dirección distinta de la que llevaban. Este fenómeno se llama reflexión.



FLUJO LUMINOSO:
El flujo luminoso es la medida de la potencia luminosa percibida. Difiere del flujo radiante, la medida de la potencia total emitida, en que está ajustada para reflejar la sensibilidad del ojo humano a diferentes longitudes de onda.
El flujo luminoso se obtiene ponderando la potencia para cada longitud de onda con la función de sensibilidad luminosa, que representa la sensibilidad del ojo en función de la longitud de onda. El flujo luminoso es, por tanto, la suma ponderada de la potencia en todas las longitudes de onda del espectro visible. La radiación fuera del espectro visible no contribuye al flujo luminoso. Así, para cualquier punto de luz, si representa el flujo luminoso , simboliza la potencia radiante espectral del punto de luz en cuestión y la función de sensibilidad luminosa

INTENSIDAD LUMINOSA:
La intensidad luminosa se define como la cantidad de flujo luminoso que emite una fuente por unidad de ángulo sólido. Su unidad de medida en el Sistem Internacional de Unidades es la candela (cd), que es una unidad fundamental del sistema. Matemáticamente, su expresión es la siguiente:
Descripción: http://2.bp.blogspot.com/_oBY3YCUVW4g/Sw7LylMXJeI/AAAAAAAAAGk/29W9Cnc9a5Y/s200/FOR2.png
Iv=es la intensidad luminosa, medida en candelas.
F=es el flujo luminoso, en lúmenes.
dn=es el elemento diferencial de ángulo sólido, en estereorradianes.
La intensidad luminosa se puede definir a partir de la magnitud radiométrica de la intensidad radiante sin más que ponderar cada longitud de onda por la curva de sensibilidad del ojo. Así, si es la intensidad luminosa, representa la intensidad radiante espectral y simboliza la curva de sensibilidad del ojo

LEYES DE LA REFLEXIÓN:

1.    1.a ley: el rayo incidente, el reflejado y la normal están en el mismo plano.
2.    2.a ley: el ángulo de incidencia y el ángulo de reflexión son iguales.

La refracción de la luz:

La refracción de la luz es el cambio de dirección que experimenta un rayo luminoso al pasar de un medio a otro (salvo en incidencia perpendicular, donde no hay cambio en la dirección de propagación, aunque sí varía la velocidad de la luz al cambiar de medio).


El índice de refracción (n) relaciona la velocidad (v) de la luz en un medio con la velocidad de la luz en el vacío (c): n = c/v.
El índice de refracción, n, es siempre mayor que 1. Si conocemos n para una sustancia, podemos determinar la velocidad de la luz en su medio:
v = c n

LEYES DE LA REFRACCIÓN:

·         1.a ley: el rayo incidente, la normal y el rayo refractado están en el mismo plano.
·         2.a ley (ley de Snell): la relación entre el valor del ángulo incidente y el ángulo de refracción depende de los índices de refracción de los dos medios.
El comportamiento de la luz cuando pasa de un medio a otro depende de los índices de refracción de ambos medios:
·         Cuando el índice de refracción del segundo medio es mayor que el índice de refracción del primer medio (n2 > n1), el rayo de luz se acerca a la normal.
·         Cuando el índice de refracción del segundo medio es menor que el índice de refracción del primer medio (n2 <n1), el rayo de luz se aleja de la normal.
Los rayos de luz procedentes de los objetos sumergidos en el agua se desvían al atravesar dos medios de diferente densidad (agua-aire), originando estos curiosos efectos ópticos. (Recuerda que vemos los objetos gracias a que reflejan la luz que les llega.)
Al colocar una moneda en el fondo de un recipiente opaco lleno de agua, nos parece que la moneda se encuentra más arriba porque siempre interpretamos que la luz se propaga en línea recta.


LAS LENTES:
        Las lentes tienen importantes aplicaciones. Se usan para corregir los defectos de la vision en el hombre, para construir lupas y binoculares, objetivos de camara fotografica, etc.
        Las lentes son medios transparentes, limitados generalmente por dos superficies curvas o bien por una superficie plana y otra curva.
        Al incidir sobre una lente, un rayo luminoso sufre dos refracciones sucesivas al atravesar las dos caras.
        Hay diferentes clases de lentes, segun la forma de las superficies curvas que las limitan. Las mas importantes son la lentes esféricas delgadas. Se pueden clasificar en convergentes y divergentes.
        Las primeras se llaman asi porque tienden a unir (converger) los rayos que la atraviesan, mientras que las segundas tienden a separarlos (divergir).
        Las lentes convergentes son mas gruesas en el medio que en los extremos. Pueden ser de tres tipos:
  •     Biconvexas
  •     Planocovexas
  •     Cóncavo-Convexas
Elementos Geométricos de una Lente
        Los elementos principales de una lente son:
  •     Centro de Curvatura
  •     Centro Óptico
  •     Eje Principal
  •     Eje Secundario
  •     Focos
  •     Distancia Focal
  •     Potencia de una Lente
        Centros de Curvatura, los centros de las superficies esféricas que forman las caras; Centro Óptico, el centro geométrico de la lente; Eje Principal, la recta que une los centros de la curvatura; Eje Secundario, cualquier recta que pase por el centro óptico; Focos, los puntos donde concurren los rayos paralelos al eje principal después de atravesar la lente o sus prolongaciones; Distancia Focal, la que va desde el foco al centro óptico; y Potencia de una Lente, la inversa de su distancia focal (si esta se expresa en metros, la potencia se obtiene en dioptrías).
Espejos:
Hay tres tipos de espejos:
·         Planos: si el espejo no presenta curvatura diremos que es un espejo plano.
·         Cóncavos o divergentes: si la curvatura de un espejo es "hacia adentro" desde el punto de vista observado diremos que es un espejo cóncavo.
·         Convexos o convergentes: si la curvatura de un espejo esta "hacia afuera" desde el punto de vista observado diremos que es un espejo convexo.
Espejos esféricos:



Elementos de un espejo esférico
Los espejos esféricos tienen la forma de la superficie que resulta cuando una esfera es cortada por un plano. Si la superficie reflectora está situada en la cara interior de la esfera se dice que el espejo es cóncavo. Si está situada en la cara exterior se denomina convexo. Las características ópticas fundamentales de todo espejo esférico son las siguientes:
su formula es n=360/<a-1. Donde n=numero de imagenes, 360=< perigonal, <a=angulo de abertura, -1=el objeto reflejado.
Centro de curvatura C: Es el centro de la superficie esférica que constituye el espejo.
Radio de curvatura R: Es el radio de dicha superficie.
Vértice V: Coincide con el centro del espejo.
Eje principal: Es la recta que une el centro de curvatura C con el vértice V.
Foco: Es un punto del eje por el que pasan o donde convergen todos los rayos reflejados que inciden paralelamente al eje. En los espejos esféricos se encuentra en el punto medio entre el centro de curvatura y el vértice.
Formación de imágenes e espejos esféricos:
Cuando un rayo incidente pasa por el centro de curvatura, el rayo reflejado recorre el mismo camino, pero en sentido inverso debido a que la incidencia es normal o perpendicular.
Asimismo, cuando un rayo incide paralelamente al eje, el rayo reflejado pasa por el foco, y, viceversa, si el rayo incidente pasa por el foco el reflejado marcha paralelamente al eje. Es ésta una propiedad fundamental de los rayos luminosos que se conoce como reversibilidad.
Con estas reglas, que son consecuencia inmediata de las leyes de la reflexión, es posible construir la imagen de un objeto situado sobre el eje principal cualquiera que sea su posición. Basta trazar dos rayos incidentes que, emergiendo del extremo superior del objeto discurran uno paralelamente al eje y el otro pasando por el centro de curvatura C; el extremo superior del objeto vendrá determinado por el punto en el que ambos rayos convergen. Cuando la imagen se forma de la convergencia de los rayos y no de sus prolongaciones se dice que la imagen es real.
En la construcción de imágenes en espejos cóncavos y según sea la posición del objeto, se pueden plantear tres situaciones diferentes que pueden ser analizadas mediante diagramas de rayos:
a) El objeto está situado respecto del eje más allá del centro de curvatura C. En tal caso la imagen formada es real, invertida y de menor tamaño que el objeto.
b) El objeto está situado entre el centro de curvatura C y el foco F. La imagen resulta entonces real, invertida y de mayor tamaño que el objeto.
c) El objeto está situado entre el foco F y el vértice V. El resultado es una imagen virtual, directa y de mayor tamaño que el objeto.
Para espejos convexos sucede que cualquiera que fuere la distancia del objeto al vértice del espejo la imagen es virtual, directa y de menor tamaño. Dicho resultado puede comprobarse efectuando la construcción de imágenes mediante diagramas de rayos de acuerdo con los criterios anteriormente expuestos.
su formula es n=360/<a-1. Donde n=numero de imagenes, 360=< perigonal, <a=angulo de abertura, -1=el objeto reflejado.



BIBLIOGRAFIA.
 
 



FISICA NUCLEAR


Escuela preparatoria oficial anexa a la normal de Sultepec

Física iii
“física nuclear”
3° grado                                                     grupo ii
Quinto semestre

Alumna: Beatriz
                                 Adriana
                                                 Gómez
                                                            Vázquez.
Profesor: Antonio
                                   Trujillo
                                                   Hernández.

Ciclo-escolar
2012-2013.

FISICA NUCLEAR.
 
 



·         La física nuclear es una rama de la física que estudia las propiedades y el comportamiento de los núcleos atómicos.
·         La física nuclear es conocida mayoritariamente por la sociedad, por el aprovechamiento de la energía nuclear en centrales nucleares y en el desarrollo de armas nucleares, tanto de fisión como de fusión nuclear.
·         En un contexto más amplio, se define la física nuclear y de partículas como la rama de la física que estudia la estructura fundamental de la materia y las interacciones entre las partículas subatómicas.
REACCIONES NUCLEAR:
Colisión inelástica
·         La física nuclear incluye también el estudio de las reacciones nucleares: el uso de proyectiles nucleares para convertir un tipo de núcleo en otro. Si, por ejemplo, se bombardea el sodio con neutrones, parte de los núcleos estables Na capturan estos neutrones para formar núcleos radiactivos ²Na:

·         Estas reacciones se estudian colocando muestras dentro de los reactores nucleares para producir un flujo alto de neutrones (número elevado de neutrones por unidad de área).
·         Los núcleos también pueden reaccionar entre ellos pero, si están cargados positivamente, se repelen entre sí con gran fuerza.
·         Los núcleos proyectiles deben tener una energía lo bastante alta como para superar la repulsión y reaccionar con los núcleos blanco. Los núcleos de alta energía se obtienen en los ciclotrones, en los generadores de Van de Graaff y en otros aceleradores de partículas.
·         Una reacción nuclear típica es la que se utilizó para producir artificialmente el elemento siguiente al uranio (238U), que es el elemento más pesado existente en la naturaleza. El neptunio (Np) se obtuvo bombardeando uranio con deuterones (núcleos del isótopo hidrógeno pesado, 2H) según la reacción:

DESINTEGRACIÓN NUCLEAR
·         Los núcleos atómicos consisten en protones, cargados positivamente y neutrones sin carga. El número de protones de un núcleo es su número atómico, que define al elemento químico.
·         Todos los núcleos con 11 protones, por ejemplo, son núcleos de átomos de sodio (Na). Un elemento puede tener varios isótopos, cuyos núcleos tienen un número distinto de neutrones. Por ejemplo, el núcleo de sodio estable contiene 12 neutrones, mientras que los que contienen 13 neutrones son radiactivos.
·         Esos isótopos se anotan como , donde el subíndice indica el número atómico, y el superíndice representa el número total de nucleones, es decir, de neutrones y protones. A cualquier especie de núcleo designada por un cierto número atómico y de neutrones se le llama nucleido.

FISIÓN

·         Los conceptos de fisión y fusión nuclear difieren en las características de formación de cada uno.
·         De esta forma se encuentra que la fisión (utilizada en las bombas y reactores nucleares) consiste en el "bombardeo" de partículas subatómicas al uranio (o a cualquier elemento transuránico, siempre y cuando sus características lo permitan), trayendo como consecuencia la fisión (de allí su nombre) del átomo y con esto la de los demás átomos adyacentes al bombardeado en reacción en cadena. Mientras que, la fusión es la unión bajo ciertas condiciones (altas presiones, altas temperaturas, altas cargas, etc.) de dos o más átomos y genera mucha más energía que la fisión.

FUSIÓN

·         La fusión representa diversos problemas, ya que a nivel atómico las cargas de los átomos se repelen entre sí impidiendo la unión de estos, por esto se recurre generalmente a la utilización de isotópos ligeros, con menor carga eléctrica (como el hidrógeno y sus isótopos deuterio y tritio).
·         En ciertas condiciones, definidas por los criterios de Lawson, se lograría la fusión de dichos átomos. Para ello primero se les debe convertir al estado de plasma, ionizándolos, favoreciendo a la unión. Esto se consigue mediante dos métodos básicos: el confinamiento magnético y el confinamiento inercial. Existen varias posibilidades para producir la fusión a partir de los isótopos del hidrógeno.
La energía de la fusión aún no se ha podido aprovechar con fines prácticos.
Representa algunas ventajas en relación a la fisión nuclear:
  1. Produce menos residuos nucleares.
  2. En los diseños actuales se necesita un aporte exterior de energía para que la reacción en cadena se mantenga.
  3. Produce más energía por reacción.
También posee desventajas:
  1. La reacción más energética es deuterio+tritio, y el tritio es un isótopo muy escaso en la Tierra.
  2. Las condiciones necesarias son tan extremas que solo se dan en el centro de las estrellas, por lo que son muy difíciles de alcanzar y controlar.