Visitar Página Web (Óptica)

http://www.wix.com/jksevillapostgradouc/optica

POLARIZACION

Polarización

            La polarización es el proceso por el cual las oscilaciones transversales de un movimiento ondulatorio están confinadas a un patrón definido. Esto quiere decir que permite obtener luz linealmente polarizada a partir de la luz natural el cual poseen característica de permitir únicamente el paso de aquellas componentes de las onda cuyo vectores eléctricos vibren paralelamente a su dirección característica de polarización, por tanto, la luz que atraviesa uno de estos dispositivos está linealmente polarizada.

            La luz  polarizadora se caracteriza porque vibra en un solo plano es decir en una sola dirección y se diferencia de la luz no polarizada porque la vibración  electromagnética se produce en  todos los planos.

  

       Fresnel fue uno de los primeros que estudió en detalle fenómenos que manifiesta la luz polarizada. Comprobó que dos rayos polarizados ubicados en un mismo plano se interfieren, pero en cambio no lo hacen, si están polarizados entre sí, cuando se encuentran perpendicularmente. Esto le invitó a pensar que en un rayo polarizado debe ocurrir algo en la dirección perpendicular a la de propagación. Supuso que ese algo tiene que ser la propia vibración luminosa y en su modelo ondulatorio consideró a la luz una onda transversal.

  Por otra parte, a principios del siglo XIX Malus (1775-1812) había realizado varios experimentos para verificar aspectos de la teoría ondulatoria de Huygens y la reescribió en forma analítica. En sus trabajos estudió detalladamente la polarización y en 1808 descubrió que también se produce en la reflexión, poniendo en evidencia que no era un fenómeno inherente a medios cristalinos. Su descubrimiento de la polarización de la luz por la reflexión fue publicado en 1809 y enseguida desarrolló también una teoría de la doble refracción de la luz en cristales, que publicó en 1810.

Ejemplos desde el punto de vista didáctico para explicar a nuestros alumnos el fenómeno de polarización

Materia: Física de tercer año y  Ciclo Diversificado en el Área de la Óptica.

1. Breve descripción: Estudiar la polarizacion a través de una onda transversal

El objetivo de aprendizaje: Lograr que los y las estudiantes  alcancen  las competencias del contenido y  obtengan un aprendizaje significativo.

Materiales:

- Cuerda.

- 2 Rejilla.

¿En que consiste?

      La polarizacion de una onda transversal se puede demostrar a través de una cuerda que pase por una rejilla el cual se observara las vibraciones no polarizadas que pasan por las rejillas 1 y emergen polarizadas en un plano vertical el cual esta rejilla recibe el nombre de polarizador . Seguidamente la onda que se observa con vibraciones verticales puede pasar a través de la rejilla, el cual las demás vibraciones son bloqueadas. Luego se coloca otra rejilla (2) se llamara analizador porque puede usarse para probar si las ondas que llegan están polarizadas en un plano. El cual la rejilla 2 se gira de modo que sea perpendicular a las rejillas 1, el cual todas las ondas que inciden son detenidas. Esto puede ocurrir solo si las ondas que llegan a la rejilla 2 están polarizadas en un plano perpendicular a la rejilla.

Explicación: La polarizacion es características de las ondas transversales. Si la cuerda se reemplazara por un resorte las ondas longitudinales pasarían a través de la rejilla, independientemente de su orientación.

2. Breve Descripción: Se estudiara la polarización por reflexión para lograr en los estudiantes interés en el contenido.

El objetivo de aprendizaje: Lograr que los y las estudiantes  alcancen  las competencias del contenido y  obtengan un aprendizaje significativo.

Materiales

- Lámpara de bolsillo.

- Bloque de plástico negro o un pedazo de vidrio.

-1 pequeño espejo de metal o un trozo liso de hoja de aluminio.

- 1 polarizador de capa delgada.

¿En que consiste?

            Ajustar el dispositivo de proyección es decir la lámpara de bolsillo u otra fuente de luz que produzca un haz de luz  bastante estrecho de forma que el haz se extienda de un lado al otro (salón). Colocar el bloque negro o un pedazo de vidrio regular delante de la fuente de proyección para reflejar un rayo de luz a la pared frontal del salón. Seguidamente colocar el bloque de plástico de forma que el ángulo entre el mismo y el rayo de luz sea aproximadamente  de 40º.    

      Girar un polarizador de capa delgada en el haz reflectado. Fíjese en cómo cambia la intensidad del haz de luz  es casi cero en algunas posiciones del polarizador. Cambiar el ángulo entre la superficie del plástico y el haz de luz de la fuente de proyección. Se podrá observar el giro del polarizador causa un cambio mucho menor en la intensidad del punto de luz en la pared.

Repita la demostración con una superficie metálica reflectante, con un pequeño espejo de metal o un trozo liso de hoja de aluminio. Observe que no es posible formar un ángulo entre la superficie metálica y el polarizador que cause un cambio notable en la luminosidad del punto de luz reflejado.

Explicación:

            Las superficies brillantes no metálicas polarizan la luz por medio de reflexión. La polarización máxima ocurre en un ángulo determinado. El ángulo de máxima polarización es aquel cuya tangente es igual al índice de refracción del material. El ángulo se mide entre la línea de incidencia de la  luz y una línea perpendicular a la superficie. Las superficies metálicas brillantes no polarizan la luz reflectada en el mismo grado que lo hace el cristal.

Aplicaciones:

Los filtros de polarización usados por los fotógrafos absorben aproximadamente la mitad de la luz incidente. Además, si están situados en un ángulo de 30º a 40º respecto a la línea visual, los filtros de polarización eliminan gran parte de las reflexiones brillantes del agua, escaparates, superficies pintadas o barnizadas o plásticos. Como estas reflexiones muchas veces ocurren al aire libre, el empleo de filtros de polarización permite ver "a través de” las reflexiones deslumbrantes.

3. Breve Descripción:

Se estudiara la polarización por dispersión  para lograr en los estudiantes interés en el contenido.

El objetivo de aprendizaje: Lograr que los y las estudiantes  alcancen  las competencias del contenido y  obtengan un aprendizaje significativo.

Materiales

- 1 gotero.

- Leche liquida.

- Agua c/n

- Solución de jabón o almidón.

-1 caja de batería o botella cuadrada de un litro.

-1 polarizador de capa delgada.

- Lámpara de bolsillo.

¿En que consiste?

            Añadir dos o tres gotas de leche o un poco de solución de jabón o almidón a una caja de batería llena de agua. Seguidamente utiliza una botella cuadrada de un litro es un buen sustituto de la caja de batería el cual la mezcla tendrá un color ligeramente azulado.  Luego ajusta el proyector, o una fuente de iluminación similar, de modo que la luz atraviese la mezcla horizontalmente. Después observa que el haz de luz puede verse con facilidad. Esto se debe a que las partículas minúsculas que flotan en el agua difractan la luz entrante el cual la luz aparece azulada porque las partículas dispersan longitudes de onda cortas con más eficacia que las largas. Debido a un efecto similar en la atmósfera, el cielo aparece azul.

            Luego colocar un polarizador de capa delgada entre la caja de agua y los observadores y girar el polarizador. Donde hay una variación en la luminosidad de la luz reflectada. La variación más notable se observa en la dirección perpendicular al haz de luz, mientras que al mirar desde unos ángulos casi paralelos al haz de luz se nota poco cambio.

Explicación:

            Una mezcla de ondas con diferentes direcciones de vibración cae sobre las partículas, lo cual las incita a moverse causando ondas secundarias. Todas las ondas originales con plano de vibración paralelo a la línea visual del observador, causarían un movimiento oscilatorio de las partículas con relación al observador. Pero la luz es un movimiento transversal de ondas. Este tipo de movimiento de partículas sería ineficaz en cuanto a la producción de ondas secundarias. Sólo un movimiento transversal de las partículas podría causar ondas transversales, y éstas oscilarían en dirección vertical. El cual la luz que se observa es aquella que se polariza verticalmente. Si el ángulo es casi paralelo al haz de luz, casi todo movimiento de la partícula será aproximadamente transversal al la línea visual. Por eso, no hay polarización efectiva en esta dirección.

Aplicaciones:

            La luz reflectada por dispersión en las partículas en la atmósfera es parcialmente polarizada. Donde más se nota este efecto, es al mirar desde una dirección más o menos perpendicular a los rayos directos del sol. Este fenómeno puede aprovecharse en la fotografía de paisajes, para producir un efecto plástico. Un filtro de polarización se coloca delante del objetivo de la cámara, con el filtro orientado de modo que se produzca una variación sutil en el tono del cielo desde el horizonte al cenit. El resultado es especialmente agradable en la fotografía en color. Las nubes no se menoscaban por un filtro de polarización, ya que las gotas de agua son demasiado grandes.

Los colores se pueden ver en todas partes, han estado con el hombre desde comienzo de la humanidad, los colores intrigan a los artistas y también a los físicos, entonces…. ¿Qué es el Color?

            El color ha sido estudiado, por científicos, físicos, filósofos y artistas. Cada uno en su campo y en estrecho contacto con el fenómeno del color, llegaron a diversas conclusiones, muy coincidentes, en algunos aspectos o bien que resultaron muy satisfactorias y como punto de partida para posteriores estudios.  

            El filósofo Aristóteles (384 - 322 AC) definió que todos los colores se conforman con la mezcla de cuatro colores y además otorgó un papel fundamental a la incidencia de luz y la sombra sobre los mismos. Estos colores que denominó como básicos eran los de tierra, el fuego, el agua y el cielo.Siglos después, Leonardo Da Vinci (1452-1519) quién también consideraba al color como propio de la materia, avanzó aún más definiendo la siguiente escala de colores básicos: primero el blanco como el principal ya que permite recibir a todos los demás colores, después en su clasificación seguía amarillo para la tierra, verde para el agua, azul para el cielo, rojo para el fuego y negro para la oscuridad, ya que es el color que nos priva de todos los otros. Con la mezcla de estos colores obtenía todos los demás, aunque también observó que el verde también surgía de una mezcla.

           

            Finalmente fue Isaac Newton (1642-1519) quién estableció un principio hasta hoy aceptado: “la luz es color”.  En 1665 Newton descubrió que la luz del sol al pasar a través de un prisma, se dividía en varios colores conformando un espectro. Así es como observa que la luz natural está formada por luces de seis colores, cuando incide sobre un elemento absorbe algunos de esos colores y refleja otros. Con esta observación dio lugar al siguiente principio: “todos los cuerpos opacos al ser iluminados reflejan todos o parte de los componentes de la luz que reciben”.

            El color según, Isaac Newton, es una sensación  que se produce en respuesta a una estimulación nerviosa del ojo, causada por una longitud de onda luminosa.  El color nos produce muchas sensaciones, sentimientos, diferentes estados de ánimo, nos transmite mensajes, nos expresa valores, situaciones y sin embargo no existe más allá de nuestra percepción visual.

 La sensación que se obtiene con la evaluación visual de un color depende   de tres factores fundamentales, igualmente importantes que son: la luz, el objeto coloreado y el observador.

            El mundo es de colores, “donde hay luz, hay color”. Esto quiere decir que la percepción da la forma, profundidad o claroscuro está estrechamente ligada a la percepción de los colores. Como ya se explicó; el color es un atributo que percibimos de los objetos cuando hay luz. La luz es constituida por ondas electromagnéticas que se propagan a unos 300.000 kilómetros por segundo. Esto significa que nuestros ojos reaccionan a la incidencia de la energía y no a la materia en sí.

Las ondas forman, según su longitud de onda, distintos tipos de luz, como infrarroja, visible, ultravioleta o blanca. Las ondas visibles son aquellas cuya longitud de onda está comprendida entre los 380 y 770 nanómetros. Los objetos devuelven la luz que no absorben hacia su entorno. Nuestro campo visual interpreta estas radiaciones electromagnéticas que el entorno emite o refleja, como la palabra "COLOR". El color es el producto de las longitudes de ondas que son reflejadas o absorbidas por la superficie de un objeto, pero por otro lado sin la intervención de nuestros ojos que captan esas radiaciones electromagnéticas, de un cierto rango, que luego son transmitidas al cerebro, “ese color no existiría”.

Así como le debemos a Newton: “la definición física del color”, también le debemos a Johann Goethe (1749-1832) el estudio de “las modificaciones fisiológicas y psicológicas que el ser humano sufre ante la exposición a los diferentes colores”. Para Goethe era muy importante comprender la reacción humana a los colores, y su investigación fue la piedra angular de la actual psicológica del color. Desarrolló un triángulo con tres colores primarios rojo, amarillo y azul. Consideró que este triángulo como un diagrama de la mente humana y ligó a cada color con ciertas emociones.

Si continuamos explorando el estudio del color nos encontramos en 1950, con el Profesor Albert Münsell, quién desarrolló un sistema, mediante el cual, “ubica en forma precisa a los colores en un espacio tridimensional”.

Para ello define tres atributos en cada color:

1.- Matiz: la característica que nos permite diferenciar entre el rojo, el verde, el amarillo, entre otros, que comúnmente llamamos color.

 2.- Valor: indica la claridad de cada color o matiz.

3.- Intensidad: es el grado de partida de un color, a partir del color neutro del mismo valor. Los colores de baja intensidad son llamados débiles y los de máxima intensidad se denominan saturados o fuertes.

            Podemos decir que no hay un concepto definido de color el cual es una  característica fundamental de los objetos y es percibido por el instrumento óptico es decir el ojo humano y procesado por el cerebro es decir en realidad los colores que vemos dependen de procesos biológicos de los ojos y del cerebro.

INSTRUMENTOS OPTICOS

Utilidad de los instrumentos ópticos al ser humano.

            Los instrumento óptico es un sistema óptico que modifica la marcha de los haces luminoso para cumplir un fin tal como entre otros, la representación o la iluminación  el cual están constituidos por diversas clases de lentes, prisma y espejos. Entre ellos se pueden mencionar la lupa, los prismáticos, el largavista, el anteojo astronómico, la cámara fotográfica, el microscopio compuesto, el proyector de diapositivas, el episcopio, el retroproyector, el telescopio entre otros.

            Según la imagen que producen podemos clasificar los instrumentos ópticos en dos grupos:

• Lo que producen imágenes reales como la cámara fotográfica y los proyectores.
• Lo que producen imágenes virtuales como la lupa, el microscopio compuesto, el anteojo terrestre y el anteojo astronómico.

La cámara fotográfica

            Es un dispositivo utilizado para capturar imágenes o fotografía. Es un mecanismo antiguo para proyectar imágenes en el objeto en el que una habitación entera desempeñaba las mismas funciones que una cámara fotográfica actual por dentro, con la diferencia que en aquella época no había posibilidad de guardar la imagen a menos que ésta se trazara manualmente.

            Las cámaras actuales   pueden ser sensibles al espectro visible o a otras porciones del espectro electromagnético y su uso principal es capturar el campo visual. La cámara fotográfica se fundamenta en la cámara oscura o caja cerrada de orificio, la caja de orificio consiste en una caja complementada cerrada con un pequeño orificio en unas de sus caras que produce en la cara opuesta una imagen real e invertida de un objeto colocado delante del orificio.

Lupa

                La lupa es un instrumento u operador técnico que ha sido inventado y fabricado para hacer uso de principio de Fisica referente a la optica, pues la lente desvía la luz incidente de modo que se forma una imagen virtual ampliada del objeto por detrás de la misma. Para utilizarla, es preciso colocar el objeto cerca del foco, tanteando la distancia hasta obtener una imagen clara. Si construimos geométricamente la imagen virtual derecha y mayor. Las lupas pueden ser de distintos tamaños, y dependiendo, el lente puede tener cierto grado de magnificación. Generalmente, las lupas de mayor diámetro son más potentes. Más no todos los lentes de lupa son de forma circular, sino que hay algunos lentes que han sido hechos en forma cuadrangular o rectangular.

           

Proyector diascópico

            Es un aparato proyector de cuerpos transparente entre ellos tenemos: Las películas, diapositivas entre otros este aparato es capaz de producir imágenes reales, invertidas de mayor tamaño que el objeto.

Proyector episcópico

            Es un aparato proyector de cuerpos opacos entre ellos las laminas de libros no transparente , fotografías entre otros el cual consta de un sistema de iluminación constituida por una fuente de luz ubicada en el foco de un espejo cóncavo, donde un sistema reflector formado por un espejo plano que recibe los rayos paralelos reflejados por el cuerpo opaco y un sistema óptico constituido por una lente convergente que es capaz de recibir los rayos que provienen del espejo, formando con los rayos una imagen que se caracteriza por ser: real, derecha y de un tamaño mayor que el objeto.

Lentes de corrección

            En el mundo antiguo, la gente había ya comenzado a descubrir maneras de mejorar su visión. Los antiguos Egipcios y romanos se dieron cuenta que cuando los vidrios y objetos de cristal eran llenados con agua se hacía más fácil leer. Comenzando en el siglo XIII, los lentes de aumento fueron usados para leer, y los lentes para miopía fueron desarrollados en el siglo XXVI. En 1775 el norteamericano Benjamín Franklin desarrolló los primeros binoculares. Adolp Eugen Fick (un doctor suizo), hizo los primeros lentes de contacto sin vidrio en 1887. Los lentes de plástico fueron desarrollados en 1948 por Kevin Tuohy.

Anteojo astronómico

            Es un instrumento que esta constituido esencialmente por dos lentes convergente: un objetivo de gran distancia focal y ocular el cual a través de él  se puede observar los cuerpos celestes entre ellos tenemos: la luna, los planetas, estrellas entre otros.

Anteojo terrestre

            Es un instrumento, también llamado  “anteojo de Galileo” esta constituido por dos lentes: una convergente que hace de objetivo y otra divergente que hace de ocular a través de él se puede observar objetos distantes situado sobre la superficie terrestre.

            Los instrumentos ópticos desde los últimos años ha venido evolucionando,  es de gran importancia porque se le dan gran utilidad debida que el ojo humano tiene una serie de limitaciones para poder percibir objetos muy pequeños o muy alejados, y necesita la ayuda de los diferentes instrumentos ópticos. Ellos están presente en la diferentes ramas de las ciencias: la biología, química, física y geología entre otros… en la vida diaria,  por ejemplos los anteojo o lentes que lo usan las personas que presenta dificultad de visión o para protegerse del sol, las fotocopiadoras que son accesibles y de gran utilidad, los binoculares para ver las imágenes lejanas entre otros. En el campo educativo en la Óptica se puede hacer prototipos con materiales de provecho para que sea más eficaz la enseñanza.

            En la medicina los instrumentos ópticos como el microscopio han venido evolucionando y a través de él se puede hacer estudio en el campo de la biología como el estudio de las células hasta ahora se le da uso en el laboratorio de histología y anatomía patológica, donde la microscopía permite determinadas aplicaciones diagnósticas, entre ellas el diagnóstico de certeza del cáncer, numerosas estructuras cristalinas, pigmentos, lípidos, proteínas, depósitos óseos, depósitos de amiloide entre otros.

Es relevante mencionar el telescopio computarizado que actualmente esta constituido por un rayo láser como “estrella” que rechaza los reflejos de la atmósfera superior, y a través del telescopio se puede localizar las estrellas verdaderas.

 Funcionamiento y uso de los siguientes instrumentos ópticos

1) Microscopio

            El microscopio es un instrumento que permite observar objetos que son demasiado pequeños para ser vistos a simple vista. El tipo más común y el primero que se invento es el microscopio óptico.  Se trata de un instrumento óptico que contiene una o varias lentes que permiten obtener una imagen aumentada del objeto y que funciona por refracción. La ciencia que investiga los objetos pequeños utilizando este instrumento se llama microscopía. Este instrumento ha sido de gran utilidad, sobre todo en los campos de la ciencia en donde la estructura y la organización microscópica es importante, incorporándose con éxito a investigaciones dentro del área de la química (en el estudio de cristales), la física (en la investigación de las propiedades físicas de los materiales), la geología (en el análisis de la composición mineralógica de algunas rocas) y, por supuesto, en el campo de la biología (en el estudio de estructuras microscópicas de la materia viva), entre otras disciplinas de la ciencia.

2) Telescopio.

            Es un instrumento óptico empleado para observar objetos muy grandes que se encuentran a muy lejanas distancias como por ejemplo estrellas, cometas, planetas, entre otros. La primera persona que descubrió este instrumento por casualidad fue el fabricante de gafas Hans Lipeershey un cierto día cuando sostenía en cada una de sus manos una lente y al mirar por ellas pudo observar a gran distancia el gallo de la catedral muy cercano a él, entonces él montó las lentes en un tubo con la finalidad de conservar la distancias relativas de las lentes. De esta forma inventó uno de los instrumentos ópticos de más ayuda para la humanidad y para el campo científico para descubrir los fabulosos misterios del Universo. La noticia de este descubrimiento viajó por todos los países, entonces Galileo Galilei también decidió fabricarse uno propio al cual le puso el nombre de telescopio, enfocando al cielo pudo observar los cuatro satélites de Júpiter, los cráteres de la luna, las fases de Venus, las manchas solares y multitudes de estrellas poco brillantes que no pueden ser vistas simplemente por el ojo humano.

            El sistema óptico de un telescopio de refracción es fundamentalmente el mismo que el del microscopio. Ambos instrumentos emplean un ocular para ampliar la imagen producida por el objetivo, pero un telescopio para examinar objetos grandes y distantes, mientras que el microscopio se usa para los objetos cercanos y pequeños.  

           

La Reflexión y Refracción de la Luz.

             Reflexión

            La reflexión de la luz es el cambio de dirección de un rayo o una onda el cual un rayo llega a la superficie de separación de dos medios homogéneos es decir el rayo incidente, se divide en otro dos, unos de los cuales vuelve al primer medio (Rayo reflejado) mientras que el otro se propaga por el segundo medio (Rayo refractado). Ejemplos comunes de la reflexión de la luz es el sonido y las ondas en el agua.

                       

 Ley de reflexión

 La ley de reflexión se enuncia en dos leyes básicas:

•          El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión 

•          El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal a la superficie se encuentre en el mismo plano.

Aplicación de la Reflexion de la luz  en el campo de las comunicaciones

La aplicación de fibra óptica en comunicaciones ha dado como resultado una explosión en la información. La fibra óptica tiene un ancho de banda mayor que el alambre de cobre, lo que significa que se puede transmitir más información durante un periodo de tiempo fijo. Este incremento en la capacidad de transportar información proporciona nuevas e importantes posibilidades, incluyendo la televisión interactiva y selecciones de canal por cables, en tres miles de aplicaciones.

Aun cuando es fácil de percibir como la fibra óptica esta cambiando al mundo que nos rodea, quizás nos sorprenda saber que esta habilidad para transmitir información depende principalmente de un solo fenómeno físico: la reflexión interna total. La reflexión interna total es el resultado del paso interno de la luz a través de un medio para encontrarse con un segundo medio de menor densidad óptica. Una fibra óptica consiste de dos medios de ese tipo.

La estructura de una fibra óptica consta de un núcleo de la fibra que se utiliza como el medio de transmisión mientras que el recubrimiento sirve para contener la señal transmitida. Esto quiere decir que el núcleo debe tener un dice de refracción mas elevado que el índice del recubrimiento (n1 >  n2).

La óptica de fibra a tenido un importante papel en la expansión de la comunicación- en lo fundamental, las comunicaciones a través de las fibras óptica consiste en el envió de información desde una fuente hasta su destino por medio de la transmisión de pulsos de luz. Esto análogo a la práctica histórica  de las comunicaciones de una a otra embarcación usando la clave Morse. Cuando un barco deseaba comunicarse con otro, una fuente de luz se apagaba y se encendía en una secuencia que ambas partes entendían. Este principio de puede extender a las comunicaciones de fibras ópticas, donde se han creados numerosos y muy eficientes esquemas para la codificación de datos. El esquema de codificación elegido depende de la aplicación específica y de las consideraciones de costos.

Usar fibra óptica en sistemas de comunicación tiene múltiples ventajas. Entre las más importantes se cuenta la inmunidad a la interferencia electromagnética, una protección de datos más eficientes, mayor velocidad de transmisión y un aumento en la amplitud de banda de la señal. Estas ventajas hacen que la fibra óptica sea el medio de comunicación obligatorio para el futuro.

Las comunicaciones son el campo predominantes de la fibra óptica estas tecnología tienen muchas otras aplicaciones. Un sensor de nivel de fluidos, en este se aprovecha el comportamiento de la luz cuando pasa por diferentes medios. Al extremo de la fibra se le ha dado una forma especial para esta aplicación, de modo que cuando esta expuesta al aire (a causa del bajo nivel de fluido) la mayor parte de la luz transmitida por la fibra se refleja de regreso. En cambio, cuando el fluido que esta siendo detectado cubre el extremo de la fibra, el valor del índice del fluido se aproxima mas al índice del núcleo de la  fibra, por lo cual se reduce la cantidad de luz reflejada. La variación en la luz reflejada se utiliza para determinar el nivel del fluido. 

Es importante tener en cuenta que  la fibra óptica en la medicina esta causando un gran impacto, tanto en lo que se refiere al  diagnostico como en materia de tratamiento. Con propósito de diagnostico un dispositivo conocido como endoscopio de fibra óptica permite inspeccionar visualmente los órganos internos. En este dispositivo se utiliza dos fibras óptica una para iluminar el área de interés y la otra para transmitir la imagen que esta siendo observada. Cuando se conecta a un monitor de video este dispositivo les permite a los doctores la  posibilidad de ver lo que anteriormente requería de cirugía exploratoria.

En lo que se refiere a tratamiento, las arterias obstruidas pueden ser despejadas usando el sistema LASTAC (significa angioplastia transluminal reforzada por láser). En este sistema la luz del láser se transmite a través de una fibra óptica que se inserta en una arteria obstruida, con este tratamiento se evita frecuentemente la cirugía mayor.

Refracción de la luz

Se denomina refracción luminosa al cambio que experimenta la dirección de propagación de la luz cuando atraviesa oblicuamente la superficie de separación de dos medios transparentes de distinta naturaleza.

La refracción de la luz se produce cuando un haz de luz pasa de un material a otro con distinto índice de refracción.  La luz se propaga en línea recta a velocidad constante en un medio uniforme. Si cambia el medio, la velocidad también cambiara y la luz viajara en línea recta a lo largo de una nueva trayectoria. La desviación de un rayo de luz cuando pasa oblicuamente de un medio a otro se conoce como refracción.

Ejemplos: Cuando se observan las piscinas parecen más profundas de lo que realmente son, o cuando un lápiz es introducido  en un vaso de agua parece roto o torcido. Todos estos fenómenos son debidos a la refracción de la luz.

Elementos que influyen en la refracción de la luz

• Punto de incidencia: Es el punto de la superficie de separación de los dos medios donde “choca” el rayo luminoso.

·        El rayo incidente: Es el rayo que llega o incide en la frontera de los medios.

·        El rayo refractado: Es el rayo que se trasmite por el segundo medio, una vez que llega  a la frontera.

·        La normal: Es la recta perpendicular a la línea que divide los dos medios, es decir, la superficie del segundo medio.

·        Angulo de incidencia: Es el ángulo que forma el rayo incidente con la normal, se denota con la letra  i.

·        Angulo de refracción: Es el ángulo que forma el rayo reflejado con la normal, se identifica con r´.

El rayo incidente, la normal  y el rayo reflejado se encuentran en un mismo plano.                            

Índice de refracción

El índice de refracción de un material particular  es la razón de la velocidad de la luz en el espacio libre con respecto a la velocidad de la luz a través del material.

La velocidad de la luz dentro de una sustancia material es generalmente menor que la velocidad en el espacio libre, donde es de 300000000 m/s. En el agua la velocidad de la luz es de casi 225000000 m/s,  la cual es casi equivalente a las tres cuarta partes de la velocidad en el aire. La luz viaja aproximadamente a dos tercios de esa velocidad en el vidrio, o sea a unos 200000000 m/s. La relación de la velocidad de la luz c en el vació  entre la velocidad v de la luz  en un medio particular se llama índice de refracción n para ese material. n = c / v.  Es decir, n es la razón de la rapidez de luz en el  vacío sobre su rapidez de un material.

    n: índice de refracción.

    c: velocidad de la luz en el vacío.

    v: velocidad de la luz en el medio material.

             n   = Rapidez de la luz en el vació

                     Rapidez de la luz en el material

Tabla Nº 1

Algunos índices de refracción

Sustancia	Índice n
Acrílico	1.49
Agua	1.333
Glicerina	1.473
Vidrio	1.5

Leyes de la refracción

Las leyes de la refracción explican el comportamiento de la luz al pasar de un medio a otro. Desde la antigüedad se conocen y se aplican dos leyes básicas de refracción.

·        Primera ley: El rayo incidente, la normal y el rayo refractado esta en un mismo plano.

Cada rayo de onda de incidente y el correspondiente rayo de la onda trasmitida forman un plano que contiene a la recta normal a la superficie de la separación de dos medios.

·        Segunda ley: La relación entre el seno del ángulo de incidencia y el seno del ángulo de refracción es una cantidad constante, llamada índice de refracción  con que se propaga la luz en el primer medio y la velocidad con que se propaga en el segundo medio.

La razón del seno del ángulo de incidencia con respecto al seno del ángulo de refracción es igual a la razón de la velocidad de la luz en el medio incidente con respecto a la velocidad de la luz en el medio de refracción. 

                                                    Sen Ө1   = V1

                                                    Sen Ө2      V2

                                                       

Esta regla fue descubierta por el astrónomo Danés Willebrord Snell en el siglo XVII y se llama la ley de Snell. Una forma alternativa para esta ley se obtiene expresando las velocidades  v1 y v2 en términos de los índices de refracción de los dos medios.

Donde: v1= c / n1  y v2 = c / n2.

Utilizando estas relaciones en la ecuación escribimos:

                 n1 sen Ө1 = n2 sen Ө2

n₁.senӨ₁ = n_2.senӨ₂, donde  n₁ y n₂ son los índices de refracción.

Puesto que el seno de un ángulo aumenta al aumentar el ángulo, vemos que un incremento en el índice de refracción provoca una disminución en el ángulo y viceversa. Las ecuaciones son de mucha utilidad en la representación de la marcha de los rayos, operación imprescindible en el estudio de cualquier fenómeno óptico desde la perspectiva de la óptica geométrica.

Estas dos leyes  se demuestran fácilmente mediante la observación y la experimentación. Sin embargo, desde el punto de vista práctico, es mucho más importante entender y predecir el grado  de flexión que ocurre.