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Óptica física pdf
La óptica es la rama de la física que estudia el comportamiento y las propiedades de la luz, incluyendo sus interacciones con la materia y la construcción de instrumentos que la utilizan o detectan[1]. La óptica suele describir el comportamiento de la luz visible, ultravioleta e infrarroja. Dado que la luz es una onda electromagnética, otras formas de radiación electromagnética como los rayos X, las microondas y las ondas de radio presentan propiedades similares[1].
La mayoría de los fenómenos ópticos pueden explicarse utilizando la descripción electromagnética clásica de la luz. Sin embargo, las descripciones electromagnéticas completas de la luz suelen ser difíciles de aplicar en la práctica. En la práctica, la óptica se suele llevar a cabo mediante modelos simplificados. El más común de ellos, la óptica geométrica, trata la luz como un conjunto de rayos que se desplazan en línea recta y se curvan cuando atraviesan superficies o se reflejan en ellas. La óptica física es un modelo más completo de la luz, que incluye efectos ondulatorios como la difracción y la interferencia, que no se pueden tener en cuenta en la óptica geométrica. Históricamente, se desarrolló primero el modelo de la luz basado en los rayos, seguido del modelo ondulatorio de la luz. Los avances en la teoría electromagnética del siglo XIX permitieron descubrir que las ondas luminosas eran en realidad radiación electromagnética.
Qué es la óptica geométrica
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Notas de óptica física
Como se supone que este es en gran parte un blog centrado en la ciencia, quería empezar con algunos posts serios sobre temas científicos. Al igual que la mayoría de los blogueros científicos establecidos, mezclaré posts que traten sobre conceptos científicos básicos y posts que traten sobre temas específicos y técnicos. Este post será uno de los primeros.
Mi especialización en física y mi área de investigación es la ciencia óptica. Aunque la mayoría de la gente asocia la palabra “óptica” con la ingeniería de lentes para gafas, telescopios y microscopios, en física el término se refiere más ampliamente al estudio del comportamiento de la luz y sus interacciones con la materia. Sin embargo, la conexión con las gafas y similares no es accidental: el desarrollo de diversas herramientas ópticas llevó a los científicos a estudiar más de cerca el comportamiento de la luz que esas herramientas canalizaban.
1. La óptica geométrica. Nuestra experiencia cotidiana con la luz sugiere que ésta viaja, en su mayor parte, en líneas rectas. Cuando los rayos del sol se asoman por un hueco en una nube o por un hueco en algún follaje oscuro, vemos una “línea” o “corriente” continua de luz que sale de ese hueco. Si reducimos el hueco (dentro de unos límites, que se comentan más adelante), el chorro se hace más estrecho, pero sigue siendo un chorro de luz.
Tipos de óptica física
En física, la óptica física, u óptica ondulatoria, es la rama de la óptica que estudia la interferencia, la difracción, la polarización y otros fenómenos para los que la aproximación de los rayos de la óptica geométrica no es válida. Este uso tiende a no incluir efectos como el ruido cuántico en la comunicación óptica, que se estudia en la sub-rama de la teoría de la coherencia.
La óptica física es también el nombre de una aproximación comúnmente utilizada en óptica, ingeniería eléctrica y física aplicada. En este contexto, es un método intermedio entre la óptica geométrica, que ignora los efectos ondulatorios, y el electromagnetismo de onda completa, que es una teoría precisa. La palabra “física” significa que es más física que la óptica geométrica o de rayos y no que sea una teoría física exacta[1]: 11-13
Esta aproximación consiste en utilizar la óptica de rayos para estimar el campo en una superficie y luego integrar ese campo sobre la superficie para calcular el campo transmitido o disperso. Se asemeja a la aproximación de Born, ya que los detalles del problema se tratan como una perturbación.
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