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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Espejos y lentes


En el estudio de la óptica, es esencial comprender cómo la luz interactúa con diferentes superficies y materiales. Los espejos y las lentes son dos tipos de superficies que dirigen la luz de manera específica, proporcionando la base para muchos instrumentos ópticos como telescopios y cámaras. En esta lección, exploraremos las propiedades y comportamientos de los espejos y lentes, centrándonos en sus roles en la reflexión y refracción de la luz.

Reflejos y espejos

La reflexión ocurre cuando un rayo de luz incide en una superficie. La ley de la reflexión establece que el ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión. Los espejos son ejemplos perfectos de superficies que reflejan la luz con mucha precisión.

rayo incidente Rayo reflejado General Superficie del espejo

En el diagrama anterior, la línea roja representa el rayo incidente, y la línea azul representa el rayo reflejado. La línea gris discontinua es la normal, una línea dibujada perpendicular a la superficie del espejo en el punto de incidencia.

Tipos de espejos

Principalmente hay dos tipos de espejos: espejos planos y espejos curvos (que incluyen espejos cóncavos y convexos).

Espejo plano

Los espejos planos son superficies planas que reflejan la luz de tal manera que las imágenes virtuales formadas son del mismo tamaño que el objeto. Cuando te miras en un espejo plano, te ves tal como eres, pero invertido de izquierda a derecha. Los espejos planos se utilizan en baños, dormitorios y otros lugares donde se necesitan imágenes reales.

Espejo cóncavo

Los espejos cóncavos son espejos esféricos que están curvados hacia adentro como una cueva. Enfocan la luz en un solo punto, conocido como el punto focal. Estos espejos se utilizan para enfocar la luz en los faros de automóviles, linternas y telescopios.

F rayo incidente Rayo reflejado

En el diagrama, los rayos incidentes posiblemente se reflejan desde el punto focal F después de golpear la superficie y converger. Esta es una característica importante de los espejos cóncavos. La reflexión de los rayos paralelos de un espejo cóncavo converge en el punto focal.

Espejo convexo

Los espejos convexos están abultados hacia afuera, haciendo que los rayos de luz se dispersen o se esparzan. Estos espejos se utilizan como espejos laterales de vehículos y en vigilancia porque proporcionan un campo de visión más amplio.

F rayo incidente Rayo reflejado

En este diagrama, los rayos paralelos parecen divergir y expandirse al reflejarse. Es debido a esta aparente divergencia que las imágenes en espejos convexos parecen más pequeñas y proporcionan una vista más amplia.

Refracción y lentes

La refracción es la flexión de la luz debido a un cambio en su velocidad cuando pasa de un medio a otro. Las lentes utilizan la propiedad de la refracción para enfocar o dispersar la luz.

rayo incidente Rayo refractado Lente

En el diagrama, el rayo de luz se dobla hacia la normal al entrar en la lente y se aleja de la normal al salir. El efecto depende de la forma y tipo de lente, lo que nos lleva a los tipos de lentes.

Tipos de lentes

Las lentes se clasifican en dos tipos principales según su forma: lentes convexas y lentes cóncavas.

Lente convexa

Las lentes convexas son más gruesas en el medio que en los bordes. Convergen los rayos de luz a un punto focal y también se conocen como lentes convergentes. Estas lentes se utilizan en cámaras, gafas y lupas para enfocar la luz y magnificar imágenes.

rayo incidente Rayo refractado Rayo refractado Lente

El rayo incidente rojo central pasa a través de la lente y se curva hacia adentro en cada refracción. Los rayos refractados (azul y verde) convergen en un punto focal, demostrando la propiedad de una lente convexa para enfocar la luz.

Lente cóncava

Las lentes cóncavas son más delgadas en el medio que en los bordes. Dispersan los rayos de luz lejos de un punto y se conocen como lentes divergentes. Se utilizan en dispositivos como mirillas y ópticas que requieren dispersar la luz.

rayo incidente Rayo refractado Rayo refractado Lente

En este diagrama, los rayos incidentes divergen al pasar por la lente, representados por las líneas azul y verde. Este efecto de dispersión es una característica clave de las lentes cóncavas, que hace que dispersen los rayos de luz.

Fórmula de la lente y magnificación

Las lentes tienen propiedades específicas que se definen mediante la fórmula de la lente y la magnificación. La fórmula de la lente se representa como:

1/f = 1/v - 1/u

Dónde:

  • f es la distancia focal de la lente.
  • v es la distancia de la imagen desde la lente.
  • u es la distancia del objeto desde la lente.

La magnificación de una lente se refiere a la relación de la altura de la imagen a la altura del objeto y se expresa como:

M = H'/H = -V/U

Dónde:

  • h' es la altura de la imagen.
  • h es la altura del objeto.
  • m es la magnificación.

La magnificación positiva indica una imagen erguida, mientras que la magnificación negativa indica una imagen invertida.

Aplicaciones y ejemplos del mundo real

Entender los espejos y lentes es importante para el diseño de varios instrumentos ópticos:

  • Telescopios: Utilizan un espejo cóncavo y una lente convexa para hacer que los objetos distantes parezcan más grandes.
  • Cámara: Utiliza la lente para enfocar la luz y crear una imagen nítida.
  • Gafas: Utilizan lentes cóncavas o convexas para corregir la visión ajustando la distancia focal.
  • Microscopios: Utilizan lentes para magnificar objetos pequeños para una examinación detallada.

Al dominar las propiedades de los espejos y las lentes, podemos crear y adaptar dispositivos que mejoren nuestra visión y comprensión del mundo que nos rodea.

En conclusión, los espejos y las lentes juegan un papel vital en el estudio de la óptica al utilizar los principios de reflexión y refracción para dirigir la luz. Conocer cómo la luz interactúa con estos elementos nos permite desarrollar técnicas importantes en una variedad de campos, incluyendo la fotografía, la astronomía y la corrección de la visión. Las reglas y fórmulas asociadas con estas interacciones proporcionan la base para el diseño y mejora de los dispositivos ópticos.


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