Ideas clave
La óptica geométrica sigue la luz como rayos. Los rayos se desvían al cruzar la frontera entre materiales, y las lentes y los espejos usan esa desviación para formar imágenes.
- La ley de Snell n₁ sen θ₁ = n₂ sen θ₂ relaciona los ángulos, que se miden desde la normal. La luz se acerca a la normal cuando entra en un medio más lento, de mayor índice.
- Hay reflexión total interna cuando la luz pasa de un índice mayor a uno menor con un ángulo superior al crítico, sen θ_c = n₂ ÷ n₁.
- Para una lente delgada o un espejo, 1 ÷ f = 1 ÷ dₒ + 1 ÷ dᵢ y el aumento es m = −dᵢ ÷ dₒ. Una m negativa indica una imagen invertida.
- La rapidez de la luz en un medio es c ÷ n, y una lente de distancia focal f tiene potencia 1 ÷ f en dioptrías si f está en metros.
Ecuaciones clave
n₁ sin θ₁ = n₂ sin θ₂sin θ_c = n₂ ÷ n₁1 ÷ f = 1 ÷ dₒ + 1 ÷ dᵢm = −dᵢ ÷ dₒP = 1 ÷ f (diopters)v = c ÷ n
Ejemplo resuelto
Un objeto está a 30 cm de una lente convergente de distancia focal 10 cm. 1 ÷ dᵢ = 1 ÷ 10 − 1 ÷ 30 = 2 ÷ 30, así que dᵢ = 15 cm al otro lado (imagen real). El aumento es m = −15 ÷ 30 = −0,50, de modo que la imagen es invertida y de la mitad de tamaño que el objeto.
Errores comunes
- Medir los ángulos desde la superficie en lugar de desde la normal.
- Usar el signo equivocado en las imágenes virtuales. Con el convenio habitual, una imagen virtual tiene distancia imagen negativa.
- Esperar reflexión total interna cuando la luz pasa de un índice menor a uno mayor. Solo ocurre al revés.
Práctica
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