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NO ME SALEN
EJERCICIOS RESUELTOS DE FÍSICA Y BIOFÍSICA
Ondas, luz, óptica geométrica
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PROPAGACIÓN RECTILÍNEA DE LA LUZ
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Rayo de luz
La luz se propaga en ondas esféricas... pero resulta muy práctico para entender varios fenómenos aislar (mental o realmente) una pequeña porción del frente luminoso, un fino haz de luz, que en adelante llamaremos rayo. |
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Los rayos de luz se propagan en línea recta. Un sencillo experimento confirma esa aseveración: intentemos mirar por el interior de una manguera: sólo somos capaces de ver qué hay en el otro extremo si la manguera está recta.
El modo más sencillo de abordar las cuestiones de la luz es mirando con nuestros ojos, lo cual nos remite a unos cuantos problemas: uno de ellos es el sentido de viaje de la luz. Antiguamente se pensaba que la visión era un fenómeno luminoso que partía de nuestros ojos y llegaba a los objetos. Fue el científico egipcio Ibn al-Haithan (Alhazen, ca. 965-1039) quien corrigió la curiosa noción compartida por Euclides y Ptolomeo de que la visión es causada por rayos provenientes de los ojos, que se dirigen hacia los objetos. El Maestro Ciruela escribió una vez un chascarrillo al respecto.
Esta concepción de rayos propagándose en forma rectilínea ayuda a comprender varios fenómenos, y da lugar a un abordaje geométrico del comportamiento de la luz llamado óptica geométrica.
Sombras y penumbras
Si tenemos una fuente luminosa suficientemente pequeña, podemos suponer a todos los rayos de luz emergiendo de un único punto. Se denomina fuente puntual. |
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| De la fuente parte infinita cantidad de rayos en todas direcciones; pero basta con "aislar", representar, visualizar apenas unos pocos rayos (en este caso 2, los que pasan rasantes o tangentes al cuerpo) para comprender la formación de la sombra. |
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de una fuente luminosa parten rayos en todas direcciones |
A primera vista pareciera que la idea de fuente puntual es un poco forzada porque las fuentes de luz reales (salvo las estrellas) siempre son extensas. De todos modos es una idea muy potente, como veremos más adelante, ya que ¡cada punto de una fuente extensa se comporta como una fuente puntual!
Miremos cómo se resuelve la cuestión de la sombra cuando tenemos una fuente luminosa extensa. |
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Tanto en el cuerpo opaco como en la pantalla aparecen zonas de iluminación intermedia no uniforme llamadas "de penumbra". Cuanto más extenso es el cuerpo luminoso (la fuente) más extensas son las zonas de penumbra.
Las zonas de plena iluminación y de plena sombra sí son uniformes. |
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Cámara oscura.
A un dispositivo de este tipo se lo llama cámara oscura, y es el fundamento de varios aparatos ópticos, como la cámara fotográfica, el ojo, etcétera. La incidencia de los rayos luminosos sobre la pantalla (el fondo de la caja) forman una imagen (en este caso invertida) de la fuente extensa. |
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La idea del orificio en la cara frontal de la caja es dejar pasar sólo un rayo de cada una de las partes del cuerpo extenso. No importa que el cuerpo produzca su propia luz (llama de la vela) o la refleje (parte de abajo). Cada punto luminoso tendrá su imagen en la pantalla, donde se reconstruirá el cuerpo completo. |
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Cuanto más pequeño sea el orificio de la cámara más nítidos serán los bordes de la imagen y menos brillante será. Cuanto más grande sea el orificio, más brillante será la imagen pero más borrosos sus bordes.
El hecho de que un cuerpo produzca luz propia o la refleje, no afecta para nada el hecho de que cada una de sus partículas se comporte como una fuente puntual, capaz de irradiar en todas direcciones. |
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| CHISMES IMPORTANTES |
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- Se tardó bastante tiempo en resolver el enigma del sentido de la marcha de los rayos. En la antigüedad no había acuerdo sobre si los rayos pasan del objeto al ojo o del ojo al objeto. Demócrito, Aristóteles, Epicúreo y Lucrecio eran partidarios de la idea correcta (del objeto hacia el ojo), mientras que Euclides, Empédocles y Tolomeo argumentaban lo contrario. El Maestro Ciruela retoma el asunto acá.
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Muchas cámaras fotográficas automáticas poseen un fotómetro interno con el que comandan el diafragma (abertura regulable). Del mismo modo funciona el ojo humano que contrae o dilata el iris dejando la pupila más o menos expuesta.
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- Si un rayo va de un lado hacia otro, otro rayo puede ir por el mismo camino pero en sentido inverso. A eso se lo llama reversibilidad de los caminos ópticos.
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- Los rayos de luz pueden verse mientras viajan cuando atraviesan un medio con partículas dispersantes, por ejemplo, la niebla, o el aire lleno de polvo o tiza. Ese fenómeno se llama efecto Tyndall (en honor a John Tyndall, 1820_1893). El medio así poblado de partículas dispersantes recibe el nombre de coloide.
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- No es fácil definir qué es una recta... un dolor de cabeza para geómetras de todos los tiempos. Einstein pateó el tablero: recta es la trayectoria de la luz... y se armó un despelote.
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| PREGUNTAS CAPCIOSAS |
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- ¿Por qué las personas que precisan anteojos para leer son capaces de leer mucho mejor -aún sin anteojos- si el texto está muy iluminado?
- ¿Por qué la sombra de un árbol en el piso suele estar plagada de manchas luminosos redondas, aún cuando los agujeritos formados entre las hojas, por los que se cuela la luz del sol, tienen formas irregulares, cuadradas, estrelladas...?
- Los gatos... ¿verán el mundo todo alargado?
- Las pupilas, ¿se quedan a dormir con nosotros?
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A veces me pregunto si es tan necesario maltratar de ese modo a la cumbia. Última actualización sep-09. Buenos Aires, Argentina. |
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