NATURALEZA Y PROPAGACION de LA LUZ Jimenez Castellanos Perez Gonzalez

8/17/2019 NATURALEZA Y PROPAGACION de LA LUZ Jimenez Castellanos Perez Gonzalez

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UNIVERSIDAD AUTONOMA DECHIAPAS

FACULTAD DE INGENIERIA

Electromagnetismo y óptica

Naturaleza y propagación de la luz

Catedrático:

M.I. Lisandro Jiménez López.

presentan: Juvencio Alejandro Pérez GonzálezLuis Armando Jiménez castellanos


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NATURALEZA Y PROPAGACION DE LA LUZ

Isaac Newton fue el que

formulo por primera ves la

hipótesis científica sobre la

naturaleza de la luz.

No existe nada en su

naturaleza fundamental que

distinga a la luz de cualquier

otra onda electromagnética.

Esta grafica representa lasensibilidad del oo !"#ano alalongit"d de onda


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Modelo corpuscular y ondulatorio

Modelo corpuscular $eor conocida co#o teor%a corp"sc"laro teor%a de la e#isi&n' ( f"e el pri#er #odelo e)itoso ene)plicar el co#porta#iento de la l"*' todo eso se debe en granparte a Ne+ton, ( en esa #is#a -poca estaba el #odeloond"latorio tratando de e)plicar el #is#o feneno,

Modelo ondulatorio Este #odelo f"e creado pr.ctica#entepor el cient%fico /a#es Cler0 $a)+ell 1"ien de#ostr& 1"e la l"*era "na parte del espectro electro#agn-tico,En concl"si&n se podr%a decir 1"e la l"* es la regi&n delespectro electro#agn-tico 2isible al oo


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Modelo electromagnético

Los f%sicos sab%an desde principios del siglo 3I3 1"e la l"* se propaga co#oonda trans2ersal 4"na onda en la 1"e las 2ibraciones son perpendic"laresala direcci&n de a2ance del frente de ondas5

C!ristian 6"(gens describe ( e)plicalo 1"e !o( se consideran co#o le(esde la refle)i&n ( refracci&n, Define ala l"* co#o "n tipo de #o2i#ientoond"latorio se#eante a lapropagaci&n de la l"*' necesita 7#edios nat"rales para propagarse,


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Espectro electromagnético

El ter#ino espectro procede del lat%n espectr"#' 1"e

significa for#a o apariencia

8 Ondas de la l"*2isible,

8 Ondas de radio,8 Las #icroondas,8 Las ondas

infrarroas,8 Las ondas

"ltra2ioletas,8 Los ra(os 3,8 Los ra(os ga#a,

6o( en d%a !a( 2arios tiposde onda electro#agn-tica,


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!"#I$% &'!M'#(I$%

9ptica de ra(os

La &ptica geo#-trica dedica el est"dio de la l"* co#o si

f"eran ra(os rectil%neos sin tener en c"enta ni s" nat"rale*ani s" 2elocidad,

Los ra(os de "na onda dadason l%neas rectasperpendic"lares a losfrentes de onda

:i el orden de las ondas see)tiende desde la abert"ra entodas direcciones, Este efectose lla#a difracción.


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Refle)i&n ( refracci&n de la l"*

Es c"ando "n ra(o de l"* se despla*a en "n #edio enc"entra "na

frontera con otro #edio' parte de la l"* incidente se refleaLa refle)i&n de l"* desde esta s"perficie lisa se deno#inareflexión especular por lo contrario si la s"perficie es r"gosa losra(os se reflean no co#o "n con"ntos paralelo sino en 2ariasdirecciones, Este tipo de refle)i&n se le conoce co#o reflexióndifusa

Esta relaci&n se deno#inale( de refle)i&n ,:eg;n esta le( el ra(oincidente ' el ra(o refleado (la nor#al est.n en el #is#oplano,


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RefracciónC"ando "n ra(o de l"* 1"e se#"e2e por "n #edio transparente

enc"entra "na frontera 1"e lle2aotro #edio de ig"al caracter%stica'parte de la energ%a se reflea (parte al seg"ndo #edio,El ra(o 1"e penetra el seg"ndo#edio se dobla en la frontera ( sedice 1"e se refracta,

Donde

< 2elocidad de la l"* en el pri#er #edio < 2elocidad de la l"* en el seg"ndo,


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Índice de refracción

=

C"ando la l"* pasa de "n #edio a otro' s" frec"encia no ca#bia' pero silo !ace s" longit"d de onda,


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C"ando "na onda se #"e2e del #edio > al #edio ? ca#bia s" longit"dde onda' pero s" frec"encia per#anece constante,

Pode#os obtener "na relaci&n entre el %ndice de refracci&n ( la longit"d de onda aldi2idir la pri#era ec"aci&n C entre la seg"nda ( l"ego "sar la ec"aci&n @,

:i el #edio > es el 2ac%o' o aire para fines pr.cticos' entonces , Por lo tanto' seded"ce de la ec"aci&n D 1"e el %ndice de refracci&n de c"al1"ier #edio se p"edee)presar co#o la ra*&n

Res"#iendo "nos pasos 1"e se e)plicaran llega#os al res"ltado de

A esto se le conoce co#o le( de refracci&n de snell


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Reflexión internaUn efecto interesante deno#inado refle)i&n interna total se p"ede presentarc"ando diria la l"* desde "n #edio 1"e tenga "n %ndice de refracci&n dado!acia otro 1"e tenga "n %ndice de refracci&n #enor

Pode#os "sar la le( de la refracci&nde :nell para !allar el .ng"lo cr%tico,C"ando


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Una aplicaci&n interesante de refle)i&n interna total es el "so de2arillas de 2idrio o pl.stico transparente para transportar l"* de "nl"gar a otro,

De lo c"al se le deno#ina co#o fibra &ptica a a1"el t"2o de l"* fle)ibledonde se e#plean delgadas fibras

Los dispositi2os de fibras &pticas sonpartic"lar#ente ;tiles para 2er obetos enl"gares inaccesibles, Por ee#plo' los #-dicos

"san a 2eces estos dispositi2os para e)a#inar&rganos internos del c"erpo o para reali*arcir"g%a sin necesidad de grandes incisiones,Los cables de fibra &ptica !o( en d%a est.ns"stit"(endo al ala#bre cobre ( a los cablescoa)iales para teleco#"nicaciones


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Espejos y lentesLos espejos son superfcies pulidas capaces dereejar la luz que reciben.

Las imágenes que se orman dependen de laorma del espejo.


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TIPOS DE ESPEJOS

ESPEJOS PLAOS!na imagen real se orma cuando los ra"os pasapor " di#ergen desde el pun$o de la imagen% unaimagen virtual se orma cuando los ra"os de luz

no pasan por el pun$o de la imagen sino quedi#ergen de &l

P – distancia al objeto

i – distancia a la imagen

La distancia de la imagen esigual a la distancia del objeto


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ormación de imágenes en espejos

planos

p q

Objeto

I

espejo

P P’P

θ

θ

Q

R

Imagen

h h’

Altura de la imagen

Altura de la objeto h

h’=M

=

Aumento lateral o magnificación

p ' q

( ' ) *no +a" amplifcaci,n-

La imagen se in#ier$a dea$rás +acia adelan$e noizquierdaderec+a.


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Espejos curvos

Son superfcies pulidas cur#as% sucur#a$ura se considera un sec$or de unaesera% por lo que con$iene un radio de

cur#a$ura */-.

Los espejos cur#os se clasifcan encóncavos y convexos.


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ESPEJOS CONCAVOS

0uando el obje$o se encuen$ra a una

dis$ancia menor que la dis$ancia ocalla imagen que se orma es #ir$ual.


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Espejos cóncavos


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Imágenes en espejos cóncavos

Rq p

211=+

f q p

111=+


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Espejos con#e1os

para espejos con#e1os el radio de cur#a$ura esnega$i#o.

La imagen producida siempre es #ir$ual " sin

in#er$ir.


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Signos de para espejos convexos ycóncavos


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!EN"ES ES#E$%CAS

&E!'A&AS8 Se denominan len$es s,lidos de ma$eria $ransparen$e2 #idrio%

cris$al% cuarzo% sal gema% e$c.% que cons$an de dos caras% queson casque$es es&ricos% o bien una cara plana " o$raes&rica. El borde de los len$es suele ser% por lo general%circular% pero puede $ambi&n $ener o$ra orma3 por ejemplo%los cris$ales de los an$iguos an$eojos eran o#alados oel4p$icos. Se denomina eje ,p$ico de una len$e la rec$a quepasa por los cen$ros O "O ( de las dos eseras que limi$an lacara% o la rec$a que pasa por el cen$ro de la eseraperpendicular a la cara plana. Es$e eje a$ra#iesa la len$e en

dos pun$os S " S ( denominados #&r$ices.


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(izquierda) Efecto de un lente convergente (arriba) y una lentedivergente (abajo) para rayos paralelos. (Derecha) los rayos

paralelos pasan a través de (a) una lente convergente y (b) unalente divergente. La distancia focal es la misma para los rayosluminosos que pasan a través de una lente dada en cualquiera delas direcciones. anto los puntos focales !" y !# est$n a la misma

distancia de la lente.


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Diagrama para obtener los signos de para lentes delgadas (estediagrama también es aplicable para un superficie refractora)


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6arias ormas de len$es


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ES7!89O : APL90A09OES 8ELA E(9S9; 8E LASE/

La palabra láser es un acr,nimo de las palabrasinglesas Lig+$ Amplifca$ion b" S$imula$edEmisi,n o /adia$ion

Es decir% amplifcaci,n de luz median$e emisi,nes$imulada de radiaci,n.


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Alber$ Eins$ein es$ableci,% en ) que se basa en losconcep$os de emisi,n inducida " espon$áneade radiaci,n% es$a $eor4a ue ol#idada +as$adespu&s de la Segunda ?uerra (undial.


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En )


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0arac$er4s$icas de la luz láser

). Es co+eren$e los ra"os indi#iduales de la luz enun +az laser conser#an una relaci,n de ase fjaen$re si% con lo cual no e1is$e in$ererencia

des$ruc$i#a.

D. Es monocromá$ica. Es decir $iene un rango mu"limi$ado de longi$ud de onda.

. 7iene un pequeFo Angulo de di#ergencia.


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Los láseres cons$an de un medio ac$i#o capazde generar el láser% Ga" cua$ro procesosbásicos que se producen en la generaci,n delláser.

9. Hombeo99. Emisi,n Espon$ánea de /adiaci,n999. Emisi,n Es$imulada de /adiaci,n

96. Absorci,n

'eneración del laser


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Procesamiento de )om*eoEn el láser el bombeo puede ser el&c$rico u ,p$ico% median$e$ubos de as+ o luz. Puede pro#ocarse median$e una uen$ede radiaci,n como una lámpara% el paso de una corrien$eel&c$rica% o el uso de cualquier o$ro $ipo de uen$e energ&$icaque pro#oque una emisi,n

$esonador +pticoEs$á compues$o por dos espejos que logran la amplifcaci,n "a su #ez crean la luz láser. Ga" 8os $ipos de resonadores2

/esonador es$able% emi$e un Inico +az láser. /esonador9nes$able% emi$e #arios +aces.


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Emisión Estimulada de $adiaciónSe produce cuando un á$omo en es$ado e1ci$ado recibe un es$4muloe1$erno que lo lle#a a emi$ir o$ones.

El es$4mulo en cues$i,n pro#iene de la llegada de un o$,n con energ4asimilar a la dierencia de energ4a en$re los dos es$ados.

Los o$ones as4 emi$idos por el á$omo es$imulado poseen ase%energ4a " direcci,n similares a las del o$,n e1$erno que les dio origen.

A*sorciónProceso median$e el cual se absorbe un o$,n.El sis$ema a$,mico se e1ci$a a un es$ado de energ4a más al$o% pasando

un elec$r,n al es$ado me$a es$able. Es$e en,meno compi$e con el dela emisi,n es$imulada de radiaci,n


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Diagrama esquem$tico de un dise%o de l$ser. El tubo contiene los

$tomos que son el medio activo. &na fuente de energ'a interna (un

dispositivo electrnico u ptico) bombea a los $tomos hacia estados

ecitados. Los espejos paralelos en los etremos evitan que los fotones

se salgan del tubo* salvo por el espejo #* que solo es parcialmente

reflejante.


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79POS 8E LASE/

8 El laser de /ub4

ue el primer láser " que uecons$ruido por 7+eodore (aiman en)


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El l$ser de rgn ionizado

Las transiciones radiactivas entre niveles altamente excitados de

gases noles se conocen desde hace largo tiempo, y la oscilaciónláser en este medio activo data desde la década de los sesenta.Entre estos láseres, el de argón ionizado es el que más se utiliza,deido a sus intensas l!neas de emisión en la región azul-verde delespectro electromagnético y a la relativa alta potencia continua quese puede otener de él.

http://www.monografias.com/trabajos13/termodi/termodi.shtml#teohttp://www.monografias.com/trabajos901/evolucion-historica-concepciones-tiempo/evolucion-historica-concepciones-tiempo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/trmnpot/trmnpot.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/trmnpot/trmnpot.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos901/evolucion-historica-concepciones-tiempo/evolucion-historica-concepciones-tiempo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/termodi/termodi.shtml#teo


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L$seres de CO2

El láser de ióxido de carono "#$ esel e%emplo más importante de losláseres moleculares.

L$seres de semiconductores

Los láseres de semiconductores sonlos láseres más eficientes, aratos ypeque&os que es posile otener enla actualidad.

http://www.monografias.com/trabajos14/ciclos-quimicos/ciclos-quimicos.shtml#carhttp://www.monografias.com/trabajos11/semi/semi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/semi/semi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/ciclos-quimicos/ciclos-quimicos.shtml#car


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L$ser de electrones libres

Es$e $ipo de láseres u$ilizan como medio ac$i#o un +az deelec$rones que se mue#e con #elocidades cercanas a la dela luz. 8ebido a es$o se le llama +az rela$i#is$a deelec$rones. Podemos describir un láser de elec$rones librescomo un ins$rumen$o que con#ier$e la energ4a cin&$ica deun +az rela$i#is$a de elec$rones en radiaci,n láser.


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Aplicaciones

Cuando se enfoca un haz de láser potente en un punto,éste recibe una enorme densidad de energía. Estapropiedad permite al láser grabar gigabytes deinformación en las microscópicas cavidades de un CD,

DVD o Blue-ray. También permite a un láser de media o baja potencia alcanzar intensidades muy altas y usarlopara cortar, quemar o incluso sublimar materiales.


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Diodos láser,usados en punteros láser, impresoras láser, yreproductores de CD, DVD, Blu-Ray, HD-DVD;

Láser de punto cuántico,Usado en el campo de lamedicina como Bisturí Laser

Láser de helio-neón,Son un tipo de láser habitual enaplicaciones industriales y científicas y a menudo se

utilizan en laboratorios docentes


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Láser de dióxido de carbono - usado en industria para corte y soldado

Láser excimer,que produce luz ultravioleta y se utilizaen la fabricación de semiconductores y en la cirugíaocular Lasik;

Láser neodimio-YAG, un láser de alto poder que operacon luz infrarroja; se utiliza para cortar, soldar y marcarmetales y otros materiales.

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