Todo escolar sabe que la luz en un medio transparente homogéneo se mueve a lo largo de un camino recto. Este hecho nos permite considerar muchos fenómenos ópticos en el marco del concepto de haz de luz. Este artículo habla sobre el ángulo de incidencia del haz y por qué es importante conocer este ángulo.
Un rayo de luz es una onda electromagnética micrométrica
En física, existen ondas de diversa naturaleza: sonoras, marinas, electromagnéticas y algunas otras. Sin embargo, el término "haz" se aplica solo a las ondas electromagnéticas, de las cuales el espectro visible es una parte. La palabra "rayo" en sí se puede representar como una línea recta que conecta dos puntos en el espacio.
La luz (como onda) puede verse como una línea recta, porque cada onda implica la presencia de vibraciones. La respuesta a esta pregunta radica en el valor de la longitud de onda. Entonces, para marinos y sonoros, la longitud varía desde unos pocos centímetros hasta decenas de metros. Por supuesto, tales oscilaciones difícilmente pueden llamarse viga. La longitud de onda de la luz es inferior a un micrómetro. El ojo humano no es capaz de distinguir tales vibraciones, por lo que nos parece queque vemos un haz directo.
En aras de la exhaustividad, debe tenerse en cuenta que el haz de luz solo es visible cuando comienza a dispersarse en partículas pequeñas, como en una habitación polvorienta o gotas de niebla.
¿Dónde es importante saber el ángulo en el que el haz golpea el obstáculo?
Los fenómenos de reflexión y refracción son los efectos ópticos más famosos que una persona encuentra literalmente todos los días cuando se mira en el espejo o bebe un vaso de té después de mirar la cuchara en él.
La descripción matemática de la refracción y la reflexión requiere el conocimiento del ángulo de incidencia del haz. Por ejemplo, el fenómeno de la reflexión se caracteriza por la igualdad del ángulo de reflexión e incidencia. Si se describe desde el punto de vista del proceso de refracción, el ángulo de incidencia y el ángulo de refracción están relacionados entre sí a través de las funciones de los senos y los índices de refracción de los medios (ley de Snell).
El ángulo en el que un haz de luz cae sobre la interfaz entre dos medios transparentes juega un papel importante cuando se considera el efecto de la reflexión total interna en un material ópticamente más denso. Este efecto se observa sólo en el caso de ángulos de incidencia mayores que algún valor crítico.
Definición geométrica del ángulo considerado
Se puede suponer que hay alguna superficie que separa los dos ambientes. Esta superficie puede ser plana, como en el caso de un espejo, o puede ser más compleja, como la superficie rugosa del mar. Imagina que en esta superficie caeHaz de luz. ¿Cómo determinar el ángulo de incidencia de la luz? Hacer esto es bastante simple. La siguiente es una secuencia de acciones que se deben realizar para encontrar el ángulo deseado.
- Primero, debe determinar el punto de intersección del rayo con la superficie.
- A través de O se debe trazar una perpendicular a la superficie considerada. A menudo se le llama normal.
- El ángulo de incidencia del haz es igual al ángulo entre éste y la normal. Se puede medir con un simple transportador.
Como puede ver, no es difícil encontrar el ángulo considerado. Sin embargo, los estudiantes suelen cometer el error de medirlo entre el plano y la viga. Hay que recordar que el ángulo de incidencia se mide siempre a partir de la normal, independientemente de la forma de la superficie y del medio en el que se propaga.
Espejos esféricos, lentes y rayos cayendo sobre ellos
El conocimiento de las propiedades de los ángulos de incidencia de ciertos rayos se utiliza en la construcción de imágenes en espejos esféricos y lentes delgadas. Para construir tales imágenes, es suficiente saber cómo se comportan dos haces diferentes cuando interactúan con los dispositivos ópticos mencionados. La intersección de estos rayos determina la posición del punto de la imagen. En el caso general, siempre se pueden encontrar tres rayos diferentes, cuyo curso se conoce exactamente (el tercer rayo se puede usar para verificar la corrección de la imagen construida). Estos rayos se nombran a continuación.
- Corriendo paralelo al eje óptico principal del dispositivo. Pasa a través del foco después de la reflexión o la refracción.
- Un rayo que atraviesa el foco del dispositivo. siempre reflejarefractado paralelo al eje principal.
- Pasando por el centro óptico (para un espejo esférico coincide con el centro de la esfera, para una lente está dentro de ella). Tal rayo no cambia su trayectoria.
La figura anterior muestra los esquemas para construir imágenes para diferentes opciones para la ubicación del objeto en relación con lentes delgadas.
