Polarización de ondas de luz

Las ondas electromagnéticas que constituyen la luz por ser transversales vibran perpendicularmente a la dirección de propagación.

El plano determinado por la dirección de vibración y la dirección de propagación se denomina plano de onda o de oscilación.

Cuando un rayo se desplaza en una determinada dirección alrededor de ella habrá una infinidad de planos en los que pueden vibrar las ondas luminosas.

Ejemplo:

Si se hace pasar el rayo a través de un cristal de calcita (feldespato de Islandia) u otro filtro adecuado, sólo emergen las ondas luminosas que vibran en uno de los planos, mientras que las demás son absorbidas por el filtro.

Resultado: Cuando esto ocurre la luz obtenida está polarizada.

Descripción científica:

El fenómeno de polarización de la luz puede ser por reflexión en superficies metálicas o por refracción al atravesar ciertas sustancias como cuarzo, turmalina, el vidrio, etc.

Si se colocan dos filtros cuyos planos de polarización son perpendiculares entre sí,el primer filtro deja pasar la luz en un determinado plano de oscilación , mientras que el segundo la detiene y, por lo tanto, el rayo polarizado se anula.

Esta propiedad se usa en los vidrios polarizados, anteojos para sol, etc. La parte de la luz solar está polarizada horizontalmente, por reflexión en diversas superficies (como el agua, por ejemplo), es detenida por los vidrios polarizados ya que estos la transmiten en dirección vertical.

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Difracción y Rejillas de difracción

La difracción ocurre cuando la luz atraviesa irregularidades (aberturas, obstáculos a la luz) de tamaño muy pequeño (por debajo del milímetro por decir algo). No es un fenómeno muy frecuente. Podemos verla en las pestañas con los ojos casi cerrados cuando nos da el Sol el la cara. También son difracción las coronas solares y lunares. 

Difracción por una sola rendija

De acuerdo con el principio de Huygens, cuando la onda incide sobre una rendija todos los puntos de su plano se convierten en fuentes secundarias de ondas, emitiendo nuevas ondas, denominadas ondas difractadas, por lo que la explicación del fenómeno de la difracción no es cualitativamente distinto de la interferencia. Una vez que hemos estudiado la interferencia de un número limitado de fuentes, la difracción se explica a partir de la interferencia de un número infinito de fuentes.

Ejemplos:

Modos de difracción

También es fácil ver difracción en vidrios empañados como es el caso de la imágenes siguientes en la que se observa a través de un vidrio de ventana empañado el Sol reflejado en el vidrio de un automóvil  y el Sol reflejado primero en un vidrio de ventana y luego en un charco del suelo .

 Las columnas verticales en las imágenes se deben a la saturación de la cámara por llegarle demasiada luz de forma que los electrones generados en exceso en los píxeles a los que llega más luz se desbordan y pueblan los píxeles vecinos .

También se puede observar difracción en los bordes de nubes que ocultan el Sol. En el borde inferior izquierdo de la perspectiva general se observa un falso ocaso, luz rojiza proveniente del horizonte que se manifiesta al estar el Sol oculto por lo que parece una nube muy alta.

También es común culpar a la difracción del color del plumaje de algunas aves, como podría ser el caso de las siguientes imágenes. En la primera de ellas se muestra una pluma fotografiada a la sombra, donde apenas es posible distinguir ningún color. En la segunda imagen la misma pluma se expone a la luz solar apareciendo un espectro de color en su mitad superior.

Ejemplos de difracción:

Rejillas de difracción

En óptica, una rejilla de difracción es un componente óptico con un patrón regular, que divide  la luz en varios haces que viajan en diferentes direcciones. 

Las direcciones de esos haces dependen del espaciado de la red y de la longitud de onda de la luz incidente, de modo que la red actúa como un elemento dispersivo. Gracias a esto, las redes se utilizan habitualmente en monocromadores y espectrómetros.

Tipo Echelle

La red de difracción Echelle es un tipo de red de difracción que se caracteriza por presentar una densidad de líneas relativamente baja pero presenta mayor número de órdenes de difracción. Debido a esto, se obtiene una mayor eficiencia y menores efectos de polarización en rangos de longitudes de onda mayores. Las redes Echelle son usadas en espectrómetros e instrumentos similares como el HAARP y numerosos instrumentos astronómicos.

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El telescopio

Microscopios, telescopios y otros instrumentos ópticos han sido vitales para que la ciencia avanzara. La mayoría de los instrumentos ópticos están compuestos por lentes, que pueden hacer que las cosas pequeñas aparezcan más grandes o que aquellas que están muy lejos se vean en apariencia más cercanas.

El primer telescopio fue construido en Holanda en 1608. Aunque algunos discuten sobre la identidad del verdadero inventor, el mérito se le atribuye normalmente a Hans Lippershey, un fabricante de lentes holandés.


Casualmente, como casi todos los descubrimientos, jugaba con dos lentes cuando se sorprendió al comprobar que si colocaba esos dos lentes a cierta distancia uno del otro los objetos lejanos parecía estar más cerca.

Fue precisamente en 1609 cuando el italiano Galileo Galilei construyó un telescopio similar para estudiar el firmamento y en especial la Luna.

Hasta esa fecha todos pensaban que la Luna era llena y compacta, pero Galileo vio los cráteres con su telescopio.

El astrónomo alemán Johannes Kepler descubrió el principio del telescopio astronómico construido con dos lentes convexas.

Esta idea se utilizó en un telescopio construido por el astrónomo Christoph Scheiner, un jesuita alemán, en 1630.

Debido a las dificultades producidas por la aberración esférica, los telescopios astronómicos deben tener una distancia focal considerable.

Funcionamiento del telescopio

Partes de un telescopio

Telescopios Actuales

Los telescopios actuales permienten tener vistas aereas, espaciales ,del mundo y sus espacios , asi como vistas terrestes que son usadas para multiples fines.

Ejemplo:

Mapas telescopicos de Google Earth

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Microscopio Simple

Los microscopios más simples son de lo más rudimentarios, ya que sólo constan de una lente y apenas pueden aumentar el tamaño de una imagen. Cuando Zacharias Janssen, en 1590, inventó el microscopio compuesto, revolucionó -con su innovación- el campo de los microscopios, ya que permitió que los científicos accedieran a un mundo microscópico totalmente nuevo. Hay algunas diferencias muy evidentes entre estos dos tipos de instrumentos que aumentan el tamaño de una imagen.

Lentes

Un microscopio compuesto se denomina “compuesto” porque compone la luz haciendo que atraviese dos o más lentes para que aumenten la imagen. 

Encontramos una lente cerca del objeto a observar -conocida como lente objetivo- que amplía naturalmente la imagen del objeto haciendo que la luz utilizada para observarlo atraviese un cristal curvo. En otra lente -llamada lente ocular- es donde ocurre el verdadera aumento con un microscopio compuesto. La lente ocular aumentará la imagen ya ampliada por la lente objetivo, haciendo que se vea aun más grande. 

Longitud focal

La longitud focal -o distancia entre la lente y su foco- es relativamente corta en un microscopio simple. Una lupa, por ejemplo, enfoca solamente un área y -para poder ver nuestra imagen aumentada- hay que mover la lente hasta que el objeto esté enfocado.

 Ocurre algo parecido con los microscopios compuestos, aunque la imagen aumentada de la lente objetivo se convierte en el punto focal para la lente ocular, haciendo que la longitud focal total sea más larga y más precisa. 

En un microscopio compuesto, la imagen original aumentada se proyecta en algún punto en el interior del cilindro microscopio, dentro de la longitud focal de la segunda lente. Esto permite que la segunda lente vuelva a aumentar la imagen virtual de la primera lente y así proporcionar una representación aun más grande del objeto.

Aumento

El aumento de un microscopio simple es fijo. Aumenta el tamaño de la imagen al grado que permite la lente . Si un microscopio simple pudiera aumentar diez veces el tamaño de una imagen, ése sería el aumento que verías solamente. El aumento de un microscopio compuesto puede multiplicarse gracias a la lente adicional. Si la lente objetivo de un microscopio compuesto aumenta diez veces el tamaño de una imagen y la lente ocular permite aumentar 40 veces el tamaño, entonces el aumento total disponible es 400 veces el tamaño del objeto. Esto significa que la imagen resultante es 400 veces más grande que el tamaño a simple vista.

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Amplificadores

Un amplificador es todo dispositivo que, mediante la utilización de energía, magnifica la amplitud de un fenómeno. Aunque el término se aplica principalmente al ámbito de los amplificadores electrónicos, también existen otros tipos de amplificadores, como los mecánicos, neumáticos, e hidráulicos, como los gatos mecánicos y los boosters usados en los frenos de potencia de los automóviles. Amplificar es agrandar la intensidad de algo, por lo general sonido

También podría ser luz o magnetismo, etc. En términos particulares, "amplificador", es un aparato al que se le conecta un dispositivo de sonido y aumenta la magnitud del volumen. 

Funcionamiento Amplificador de Sonido de carro

Descripción

En música, se usan de manera obligada en las guitarras eléctricas y en los bajos, pues esas no tienen caja de resonancia, la señal se obtiene porque las cuerdas, metálicas y ferrosas, vibran sobre una cápsula electromagnética, y esa señal no es audible, pero amplificada por un amplificador suena con su sonido característicos.

Interfaz

Mediante su interfaz se le puede agregar distintos efectos, como trémolo, distorsiones o reverb entre otros. Las radios y los televisores tienen un amplificador incorporado, que se maneja con la perilla o telecomando del volumen y permite que varie la intensidad sonora.

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El ojo humano

El ojo humano es el elemento fundamental del sentido de la visión junto con el cerebro. Se compone de varias partes principales:

1.- El iris: Es la parte coloreada del ojo. Su función es regular la entrada de luz aumentando o disminuyendo su tamaño según la intensidad de la misma.

2.- La pupila: Es el orificio central del iris. Se dilata o contrae en función de la cantidad de luz existente.

3.- El cristalino: Es la parte del ojo humano que enfoca el haz de luz en la retina. Tiene forma de lente biconvexa y es la segunda lente más importante.

4.- La córnea: Es una de las partes externas del ojo. Protege al cristalino y al iris permitiendo el paso de la luz.

5.- La retina: Es la parte del ojo sensible a la luz. Está compuesta por los conos y los bastones. El ojo tiene alrededor de 6 millones y son poco sensibles a la luz. Su funcion es dar información sobre la nitidez y el color. Los bastones son 120 millones y son muy sensibles. Con ellos percibimos el brillo y el blanco y negro.Se estimulan en función de la luz que reciben y envían la información al nervio óptico.

6.- Nervio óptico: Conduce los impulsos nerviosos de los bastones y los conos al cerebro. El mensaje visual es transmitido en forma de señales eléctricas. El cerebro transformará esa electricidad en sensación visual.

Problemas de la visión

El ser humano tiene una visión óptima cuando todas las partes funcionan correctamente. El cristalino es la parte del ojo que más sufre el paso del tiempo. Puede llegar a no acomodarse correctamente dando lugar a la presbicia. Las cataratas son otro de los problemas que puede sufrir. El cristalino pierde transparencia y afecta seriamente a la visión.

Funcionamiento de los ojos

El sentido de la vista en las personas tiene un funcionamiento complejo y necesita de dos elementos básicos: El ojo y el cerebro.

La luz es el tercer elemento más destacado en la visión. Sin ella somos incapaces de ver. Es la que penetra en nuestros ojos para que el cerebro forme la imagen.

Anatomía del ojo humano

Problemas y descripción gráfica del ojo humano

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La camara

Este instrumento fue descubierto por el gran pintor e inventor Leonardo da Vinci (1452 - 1519), realizó este descubrimiento cuando él se encontraba en una habitación oscura protegiéndose del intenso sol de verano cuando en la pared se observaba un paisaje idéntico al exterior peor invertido. Éste fue el nacimiento de la primera idea de la cámara oscura que más tarde se transformaría en la cámara corriente fotográfica.

A inicios del siglo XVI el árabe Ibnol Haitham estudió los eclipses solares y los de la luna. Consiguió pasar por un agujero pequeño los rayos luminosos emitidos por el sol y reflejados por la luna. Estos fueron proyectados en la pared de la habitación oscura. Este principio fue utilizado en los siglos XVII y XVIII para dibujar edificaciones y paisajes, su reproducción se lo realizaba en la parte interior de una tienda de campaña como cámara oscura. Después en el año de 1893 el Francés "Daguerre" empleó placas de cobre recubiertas de yoduro de plata, material sensible a la luz, que dejaba impreso el objeto observado en las placas. Sin embargo, el tipo de impresión en este material tenía un gran inconveniente que las fotografías tenían de ser preparadas con anterioridad y reveladas inmediatamente des pués de la exposición.

Elementos de la cámara Fotográfica

Objetivo : sistema óptico compuesto por varias lentes, que canaliza la luz que reflejan los objetos situados ante él.

Obturador: sistema mecánico o electrónico que permite el paso de la luz a través del sistema óptico durante un tiempo determinado.

Diafragma: sistema mecánico o electrónico que gradúa la mayor o menor intensidad de luz que debe pasar durante el tiempo que está abierto el obturador.

Sistema de enfoque: gradúa la posición del objetivo, para que la imagen se forme totalmente donde está la placa sensible.

Sistema de deslizamiento de la película: sistema que permite desplazar una nueva película antes de cada toma

Visor: sistema óptico que permite encuadrar el campo visual que ha de ser fotografiado.

Caja: estuche hermético a la luz y de color contiene todos los elementos anteriores y constituye el cuerpo de la cámara.

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