Este documento describe los principios básicos de la óptica geométrica, incluyendo la reflexión, la refracción, las leyes de Snell y la reflexión interna total. Explica cómo la luz cambia de dirección y velocidad al pasar entre medios con diferentes índices de refracción, y cómo esto da lugar a fenómenos como los espejismos, los prismas y el arcoíris.

1. TEMA 8TEMA 8
Óptica GeométricaÓptica Geométrica
8ª - Principios y Leyes8ª - Principios y Leyes
fundamentalesfundamentales
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2. TEMA 8 - Óptica geométricaTEMA 8 - Óptica geométrica
 Reflexión y RefracciónReflexión y Refracción
 Leyes de reflexión y refracciónLeyes de reflexión y refracción
 EjemplosEjemplos
 Prismas y ArcoirisPrismas y Arcoiris
 Láminas de caras planas (demostración pizarra)Láminas de caras planas (demostración pizarra)
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3. La luz al cambiar de medioLa luz al cambiar de medio
 Cuando un haz de luz que viajaCuando un haz de luz que viaja
libremente por un medio se encuentralibremente por un medio se encuentra
con otro medio distinto puede:con otro medio distinto puede:
1.1. Ser absorbido (total o parcialmente)Ser absorbido (total o parcialmente)
2.2. Ser reflejado (total o parcialmente)Ser reflejado (total o parcialmente)
3.3. Atravesar el nuevo medio (total oAtravesar el nuevo medio (total o
parcialmente)parcialmente)
 Nos dedicaremos a los casos 2 y 3Nos dedicaremos a los casos 2 y 3
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4. ReflexiónReflexión
 Cuando un rayo de luz que viaja en unCuando un rayo de luz que viaja en un
medio encuentra una frontera con unmedio encuentra una frontera con un
segundo medio, se refleja total osegundo medio, se refleja total o
parcialmente.parcialmente.
 Si la superficie es lisa y pulidaSi la superficie es lisa y pulida  ReflexiónReflexión
especularespecular
 En caso contrarioEn caso contrario  Reflexión difusaReflexión difusa
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5. Reflexión (II)Reflexión (II)
 El rayo reflejado está en el plano deEl rayo reflejado está en el plano de
incidencia (formado por la normal a laincidencia (formado por la normal a la
superficie reflectora y el rayo incidente)superficie reflectora y el rayo incidente)
 El ángulo entre el rayo reflectado y laEl ángulo entre el rayo reflectado y la
normal es igual al ángulo entre el rayonormal es igual al ángulo entre el rayo
incidente y la normal. Es decir:incidente y la normal. Es decir:
ξξ””== ξξ
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6. RefracciónRefracción
 Cuando un rayo se encuentra con laCuando un rayo se encuentra con la
frontera de otro medio, una parte del rayofrontera de otro medio, una parte del rayo
se refleja y otra puede transmitirse al otrose refleja y otra puede transmitirse al otro
medio. En la “interfase”, el rayo cambia demedio. En la “interfase”, el rayo cambia de
dirección. Este fenómeno se conoce comodirección. Este fenómeno se conoce como
refracción de la luz.refracción de la luz.
 La ley que describe este fenómeno seLa ley que describe este fenómeno se
debe a Willebord Snell (1621) (aunque eldebe a Willebord Snell (1621) (aunque el
primero que lo publicó fue Descartesprimero que lo publicó fue Descartes
(1637)(1637)
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7. Ley de SnellLey de Snell
 El rayo refractado está contenido en elEl rayo refractado está contenido en el
plano de incidencia determinado por laplano de incidencia determinado por la
normal a la superficie que delimita ambosnormal a la superficie que delimita ambos
medios y el rayo incidente.medios y el rayo incidente.
 El ángulo que forma el rayo refractado conEl ángulo que forma el rayo refractado con
la normal (la normal (ξξ’) y el ángulo que forma el’) y el ángulo que forma el
rayo incidente con la normal (rayo incidente con la normal (ξξ))obedecenobedecen
la ecuación:la ecuación:
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8. Índice de refracciónÍndice de refracción
 El índice de refracción n se define como elEl índice de refracción n se define como el
cociente entre la velocidad de la luz en elcociente entre la velocidad de la luz en el
vacío (c) con la velocidad de la luz en elvacío (c) con la velocidad de la luz en el
medio:medio:
Vacuum 1.000
Air at STP 1.00029
Ice 1.31
Water at 20 C 1.33
Acetone 1.36
Ethyl alcohol 1.36
Sugar solution(30%) 1.38
Fluorite 1.433
Fused quartz 1.46
Glycerine 1.473
Sugar solution (80%) 1.49
Typical crown glass 1.52
Crown glasses 1.52-1.62
Spectacle crown, C-1 1.523
Sodium chloride 1.54
Polystyrene 1.55-1.59
Carbon disulfide 1.63
Flint glasses 1.57-1.75
Heavy flint glass 1.65
Extra dense flint, EDF-3 1.7200
Methylene iodide 1.74
Sapphire 1.77
Rare earth flint 1.7-1.84
Lanthanum flint 1.82-1.98
Arsenic trisulfide glass 2.04
Diamond 2.417
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9. Refracción (II)Refracción (II)
 Cuando la luz pasa a un medio de índiceCuando la luz pasa a un medio de índice
de refracciónde refracción mayormayor::
 Se desvíaSe desvía haciahacia la normal.la normal.
 Su velocidad y longitud de ondaSu velocidad y longitud de onda disminuyendisminuyen..
 Su frecuencia no se altera.Su frecuencia no se altera.
 En caso de pasar a un medio con índiceEn caso de pasar a un medio con índice
de refracciónde refracción menormenor::
 Se desvíaSe desvía alejándose dealejándose de la normal.la normal.
 Su velocidad y longitud de ondaSu velocidad y longitud de onda aumentanaumentan..
 Su frecuencia no se alteraSu frecuencia no se altera
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10. EspejismosEspejismos
 En un gas, el índice de refracciónEn un gas, el índice de refracción
disminuye con la temperatura.disminuye con la temperatura.
 Si la superficie del suelo está muy calienteSi la superficie del suelo está muy caliente 
Espejismo inferiorEspejismo inferior
 Si la superficie está fríaSi la superficie está fría  Espejismo superiorEspejismo superior
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11. Refracción y Reflexión parcialRefracción y Reflexión parcial
 Retrovisor anti-deslumbramientoRetrovisor anti-deslumbramiento
(reflexión parcial)(reflexión parcial)
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12. Reflexión interna totalReflexión interna total
Existe un ángulo por encima del cual no hayExiste un ángulo por encima del cual no hay
rayo transmitido, sino que todo el rayo esrayo transmitido, sino que todo el rayo es
reflejado. El ángulo crítico cuyo valor es:reflejado. El ángulo crítico cuyo valor es:
n
n
c
'
sin =ε
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13. Reflexión interna (II)Reflexión interna (II)
 Sensor de lluviaSensor de lluvia
 Fibra ópticaFibra óptica
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14. Fundamentos de Física II
DispersiónDispersión
 El índice de refracción de un medioEl índice de refracción de un medio
depende de la longitud de onda. A estedepende de la longitud de onda. A este
fenómeno se le llama “dispersión” de lafenómeno se le llama “dispersión” de la
luz.luz.
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15. Prisma de caras planasPrisma de caras planas
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16. Prismas triangularesPrismas triangulares
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AppletApplet – Prisma triangular– Prisma triangular

17. ArcoirisArcoiris
 El arcoiris se forma cuando la luz del solEl arcoiris se forma cuando la luz del sol
incide en las gotas de agua suspendidasincide en las gotas de agua suspendidas
en la atmósferaen la atmósfera
 El índice de refracción del agua dependeEl índice de refracción del agua depende
de la longitud de onda (nde la longitud de onda (nvv=1.344 –=1.344 –
nnrr=1.331)=1.331)
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