Grado 11
  1. Mecánica  1.1. dinámico  1.1.1. Movimiento en una dimensión  1.1.2. Movimiento en dos y tres dimensiones  1.1.3. Desplazamiento y Distancia  1.1.4. Velocidad y rapidez  1.1.5. Aceleración y desaceleración  1.1.6. Análisis gráfico del movimiento  1.1.7. Ecuaciones del movimiento (deducciones avanzadas)  1.1.8. Caída libre y velocidad terminal  1.1.9. Movimiento de proyectiles  1.1.10. Velocidad relativa en una y dos dimensiones  1.1.11. Movimiento de un coche en un plano inclinado  1.2. Dinámica  1.2.1. Leyes del movimiento de Newton y sus aplicaciones  1.2.2. Inercia y la primera ley de Newton  1.2.3. Fuerza y tipos de fuerza  1.2.4. Fricción estática y cinética  1.2.5. Movimiento circular y aceleración centrípeta  1.2.6. Movimiento circular no uniforme  1.2.7. Peralte de carreteras y curvas  1.2.8. Momento e Impulso  1.2.9. Conservación del momento en una y dos dimensiones  1.2.10. Aplicaciones de la Tercera Ley de Newton  1.3. Trabajo, Energía y Potencia  1.3.1. Trabajo realizado por una fuerza constante y variable  1.3.2. Teorema trabajo-energía  1.3.3. Energía cinética y potencial  1.3.4. Energía potencial gravitacional y elástica  1.3.5. Conservación de la energía mecánica  1.3.6. Energía y potencia instantánea  1.3.7. Eficiencia de las máquinas  1.3.8. Trabajo realizado por fuerzas conservativas y no conservativas  1.4. Movimiento rotacional  1.4.1. Torsión y aceleración angular  1.4.2. Equilibrio rotacional  1.4.3. Momento de inercia y sus aplicaciones  1.4.4. Momento angular y su conservación  1.4.5. Energía cinética del movimiento de rodadura y rotación  1.4.6. Teorema del Eje Paralelo y Perpendicular  1.4.7. Dinámica del movimiento rotacional
  2. Fuerza gravitacional  2.1. Gravitación universal  2.1.1. La ley de gravitación universal de Newton  2.1.2. Campo gravitacional y potencial  2.1.3. Cambio en la aceleración debido a la gravedad  2.1.4. Leyes del movimiento planetario de Kepler  2.1.5. Mecánica orbital y satélites  2.1.6. Velocidad de escape y velocidad orbital  2.1.7. Ingravidez y caída libre  2.1.8. Energía potencial gravitacional y energía en órbitas  2.1.9. Agujeros negros y lente gravitacional
  3. Propiedades de la materia  3.1. Mecánica de fluidos  3.1.1. Densidad y presión en líquidos  3.1.2. La teoría de Pascal y sus aplicaciones  3.1.3. Principio de Arquímedes y Flotabilidad  3.1.4. Ecuación de Bernoulli y sus aplicaciones  3.1.5. Ecuación de continuidad y el efecto Venturi  3.1.6. Tensión superficial y capilaridad  3.1.7. Viscosidad y la Ley de Poiseuille  3.1.8. Número de Reynolds y turbulencia  3.2. Elasticidad y deformación  3.2.1. La ley de Hooke y la relación tensión-deformación  3.2.2. Módulo de elasticidad y aplicaciones  3.2.3. Deformación y límite elástico de los sólidos
  4. Física térmica  4.1. Calor y temperatura  4.1.1. Propiedades termométricas y escala de temperatura  4.1.2. Expansión térmica de sólidos, líquidos y gases  4.1.3. Sistema de transferencia de calor  4.1.4. Capacidad calorífica específica y calorimetría  4.1.5. Calor latente y cambio de fase  4.2. Teoría cinética de los gases  4.2.1. Modelo molecular de los gases  4.2.2. Explicación cinética de la temperatura  4.2.3. Ecuación de Gas Ideal y Desviaciones  4.2.4. Camino libre medio y distribución de Maxwell–Boltzmann  4.3. Leyes de la Termodinámica  4.3.1. Zeroth Law y Equilibrio Térmico  4.3.2. Primera Ley y Energía Interna  4.3.3. La Segunda Ley y la Entropía  4.3.4. Ciclo de Carnot y motores térmicos  4.3.5. Refrigeradores y bombas de calor
  5. Ondas y oscilaciones  5.1. Movimiento Armónico Simple  5.1.1. Ecuaciones del MHS  5.1.2. Energía en MAS  5.1.3. Oscilaciones amortiguadas y forzadas  5.1.4. Resonancia y aplicaciones  5.1.5. Péndulo y sistema masa-resorte  5.2. Movimiento ondulatorio  5.2.1. Tipos de ondas mecánicas  5.2.2. Movimiento ondulatorio y transporte de energía  5.2.3. Principio de Superposición y Ondas Estacionarias  5.2.4. Reflexión, Refracción y Difracción  5.2.5. Efecto Doppler en sonido y luz  5.2.6. Pulsaciones e interferencia
  6. Electricidad y Magnetismo  6.1. Electrostática  6.1.1. Carga eléctrica y conservación  6.1.2. La ley de Coulomb y sus aplicaciones  6.1.3. Campo eléctrico y flujo eléctrico  6.1.4. Potencial eléctrico y energía potencial  6.1.5. Capacitancia y energía almacenada en un condensador  6.2. Electricidad Corriente  6.2.1. La ley de Ohm y la resistencia eléctrica  6.2.2. Resistividad y dependencia de la temperatura  6.2.3. Leyes de Kirchhoff y análisis de circuitos  6.2.4. Potencia eléctrica y eficiencia  6.2.5. Combinación de resistencias  6.3. Magnetismo y electromagnetismo  6.3.1. Campos magnéticos y sus fuentes  6.3.2. Fuerza magnética sobre cargas en movimiento  6.3.3. Inducción electromagnética  6.3.4. Leyes de Faraday y Lenz  6.3.5. Inductancia y Transformador  6.3.6. Corriente alterna y sus aplicaciones
  7. Óptica  7.1. Reflexión y Refracción  7.1.1. leyes de reflexión y refracción  7.1.2. Espejos y lentes  7.1.3. Reflexión interna total y fibra óptica  7.2. Óptica de ondas  7.2.1. Interferencia y Difracción  7.2.2. Experimento de la doble rendija de Young  7.2.3. Polarización de la luz
  8. Física Moderna  8.1.1. Efecto fotoeléctrico y la teoría de Einstein  8.1.2. Dualidad onda-partícula  8.1.3. El principio de incertidumbre de Heisenberg  8.1.4. Efecto Compton  8.2. Física Atómica y Nuclear  8.2.1. Modelo atómico y niveles de energía  8.2.2. Desintegración radiactiva y vida media  8.2.3. Fisión y Fusión Nuclear
  9. Electrónica y Comunicación  9.1. Semiconductores  9.1.1. uniones pn y diodo  9.1.2. Transistores y compuertas lógicas  9.1.3. Circuitos Integrados y Aplicaciones  9.2. Sistemas de comunicación  9.2.1. Conceptos básicos de la comunicación analógica y digital  9.2.2. Comunicación Inalámbrica y Óptica  9.2.3. Modulación y Demodulación

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leyes de reflexión y refracción


La luz es un fenómeno esencial que desempeña un papel vital en la forma en que vemos el mundo que nos rodea. Se comporta de maneras fascinantes, especialmente cuando golpea diferentes superficies o medios. Los dos fenómenos principales que describen el comportamiento de la luz son la reflexión y la refracción. Para comprenderlos, veamos las leyes de la reflexión y la refracción.

Introducción a la reflexión

La reflexión es el proceso por el cual la luz rebota en una superficie. Cuando la luz incide en una superficie lisa y brillante, como un espejo, se refleja de nuevo en el medio del que proviene.

Leyes de la reflexión

Existen dos reglas fundamentales que describen cómo funciona la reflexión:

  1. El ángulo de incidencia (i) es igual al ángulo de reflexión (r).
  2. El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal (la línea perpendicular al punto en la superficie donde incide la luz) están en el mismo plano.

Entendamos esto con un ejemplo:

svg {
  Height: 200px;
  width: 300px;
,

  
  
  
  rayo incidente
  General
  Rayo reflejado

En la imagen anterior:

  • La línea azul representa el rayo incidente, que incide en la superficie.
  • La línea gris discontinua es la normal a la superficie.
  • La línea roja es el rayo reflejado que emerge de la superficie.

Según la primera ley de la reflexión, el ángulo entre el rayo incidente y la normal (ángulo de incidencia, ∠i) es igual al ángulo entre el rayo reflejado y la normal (ángulo de reflexión, ∠r).

En pocas palabras, la luz se refleja en una superficie de manera predecible y simétrica, ayudándonos a entender comportamientos como el funcionamiento de los espejos.

Introducción a la refracción

La refracción ocurre cuando la luz pasa de un medio a otro, lo que resulta en un cambio en la velocidad y dirección de la luz. Este fenómeno explica diversos efectos ópticos, como la desviación de la luz al pasar a través del agua o el vidrio.

Leyes de la refracción (Ley de Snell)

La refracción está regida por la Ley de Snell, que da la relación entre los ángulos y los índices de refracción de los dos medios a través de los cuales viaja la luz. Afirma que:

n1 * sin(θ1) = n2 * sin(θ2)

Donde:

  • n1 y n2 son los índices de refracción del medio original y del nuevo medio, respectivamente.
  • θ1 es el ángulo de incidencia.
  • θ2 es el ángulo de refracción.

Un ejemplo puede aclarar este concepto:

svg {
  Height: 200px;
  width: 300px;
,

  
  
  
  rayo incidente
  General
  Rayo refractado

En la imagen anterior:

  • La línea azul representa el rayo incidente que llega al límite entre los dos medios.
  • La línea gris discontinua es la normal a la superficie.
  • La línea roja representa el rayo refractado, que se desvía al entrar en el segundo medio.

Si el índice de refracción del segundo medio (n2) es mayor que el del primer medio (n1), la luz se desviará hacia la normal. Por el contrario, si n2 es menor que n1, la luz se desviará lejos de la normal.

Ejemplos reales de reflexión y refracción

Espejos y reflexiones

Los espejos son una aplicación común de las leyes de la reflexión. Cuando la luz incide en la superficie lisa de un espejo, se refleja según las leyes explicadas anteriormente. Esta propiedad permite a los espejos formar imágenes reflejando cuidadosamente la luz hacia nuestros ojos.

Imagina que estás de pie frente a un espejo plano. La luz de tu rostro se refleja en el mismo ángulo en el que incide en el espejo, permitiéndote ver tu reflejo. Por lo tanto, los espejos de baño, los espejos retrovisores de automóviles y los binoculares dependen de los principios de la reflexión.

Lentes y refracción

Las lentes utilizan los principios de la refracción para dirigir y enfocar la luz. Son importantes en una variedad de dispositivos ópticos, como gafas, cámaras y proyectores.

Considera una simple lupa, que utiliza una lente convexa. Cuando los rayos paralelos de luz entran en la lente, se doblan (refractan) hacia el centro de la lente y convergen en un punto focal, haciendo que los objetos colocados dentro del camino de la lente parezcan más grandes.

svg {
  Height: 200px;
  width: 300px;
,

  
  
  
  
  Rayos incidentes
  lente convexa
  Rayos refractados

En la ilustración anterior, las líneas azules representan los rayos incidentes que inciden en la lente, y la forma en que se doblan muestra el efecto de la refracción, que los enfoca hacia un punto.

Conclusión

Las leyes de la reflexión y la refracción forman la base para comprender muchos instrumentos ópticos y fenómenos naturales. Explican cómo la luz interactúa con diversas superficies y medios y produce efectos espectaculares. Desde el simple acto de mirarse en un espejo hasta el complejo funcionamiento de una lente de cámara, estas leyes son fundamentales para la ciencia de la óptica.

Una comprensión sólida de estos principios no solo mejora tu comprensión de la física sino que también es aplicable a la tecnología, la naturaleza e incluso el arte. Como has visto en los ejemplos visuales y las fórmulas dadas, el comportamiento de la luz sigue reglas predecibles, lo que nos permite manipularla y utilizarla de diversas maneras.


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