Manual conciso de física

Fórmulas para secciones clave

Óptica

una rama de la física que estudia la luz: su naturaleza, propagación, interacción con la materia y los fenómenos que de ella se derivan

1. Conceptos y Leyes Básicas

Índice de Refracción:

Fórmula para el índice de refracción: n = c / v — relación entre la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad de la luz en un medio

n= cv
Explicación

n — índice de refracción; c — velocidad de la luz en el vacío, v — velocidad de la luz en el medio. Cuanto mayor sea n, más se refracta la luz.

Ley de Refracción (Ley de Snell):

Fórmula para la ley de refracción: n₁·sin(α) = n₂·sin(γ) — relación entre los ángulos de incidencia y refracción de la luz al pasar entre dos medios con diferentes índices de refracción

n1·sin(α)= n2·sin(γ)
Explicación

La fórmula describe el cambio en la dirección de la luz al pasar entre dos medios. α — ángulo de incidencia, γ — ángulo de refracción. Si n₂ > n₁, la luz se dobla hacia la normal.

Ley de Reflexión:

Fórmula para la ley de reflexión: α = γ — el ángulo de incidencia de la luz es igual a su ángulo de reflexión

α=γ
Comentario

El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión. El rayo reflejado yace en el mismo plano que el rayo incidente.

2. Lentes y Sistemas Ópticos

Fórmula de la Lente:

Fórmula de la lente delgada: 1/F = 1/d + 1/f′ — relaciona la distancia focal de una lente con las distancias del objeto y la imagen

1F= 1d+ 1f'
Explicación

F — distancia focal de la lente; d — distancia del objeto a la lente; f′ — distancia de la imagen a la lente. La fórmula permite encontrar las posiciones de la imagen.

Potencia Óptica de una Lente:

Fórmula para la potencia óptica de una lente: D = 1/F — recíproco de la distancia focal, caracteriza el poder de refracción de la lente

D= 1F
Explicación

D — potencia óptica en dioptrías; F — distancia focal en metros. Cuanto mayor sea D, más fuerte refracta la luz la lente.

Aumento Lineal:

Fórmula para el aumento lineal: Γ = H′ / H — relación entre la altura de la imagen y la altura del objeto, muestra cuántas veces la imagen es más grande o más pequeña que el objeto

Γ= H'H
Comentario

Γ — factor de aumento; H — altura del objeto, H′ — altura de la imagen. Si Γ > 1, la imagen es más grande que el objeto.

3. Óptica Ondulatoria

Interferencia de la Luz:

Fórmulas para la interferencia de la luz: Δ = k·λ — condición para el máximo, Δ = (k + ½)·λ — condición para el mínimo, donde k — número entero, λ — longitud de onda

Δ=k·λ  (máximo)
Δ= (k+12)·λ  (mínimo)
Explicación

Δ — diferencia de camino de las ondas, λ — longitud de onda, k — orden del máximo (número entero). Un máximo ocurre cuando la diferencia de camino es un múltiplo entero de la longitud de onda, un mínimo cuando es un múltiplo semientero. La interferencia es el resultado de la superposición de ondas con una diferencia de fase estable.

Red de Difracción:

Fórmula de la red de difracción: d·sin(φ) = k·λ — condición para el máximo de interferencia, donde d — período de la red, φ — ángulo de difracción, k — orden del máximo, λ — longitud de onda

d·sin(ϕ)= k·λ
Comentario

d — período de la red (distancia entre las rendijas); φ — ángulo de difracción; λ — longitud de onda; k — orden del máximo. La fórmula define la dirección de los máximos durante la difracción de la luz.

Dependencia de la Longitud de Onda y la Velocidad de la Luz con el Índice de Refracción:

Fórmula: n = λ₁ / λ₂ = v₁ / v₂ — el índice de refracción relativo muestra cuántas veces la longitud de onda y la velocidad de la luz cambian al pasar de un medio a otro

n= λ1λ2= v1v2
Comentario

Esta fórmula muestra cómo la longitud de onda (λ) y la velocidad de la luz (v) cambian cuando la luz pasa de un medio a otro. El índice de refracción (n) del medio determina cuánto se "ralentiza" la luz y se reduce su longitud de onda en comparación con el vacío. Cuanto mayor sea el índice de refracción, más se ralentiza la luz y más corta se vuelve su longitud de onda en ese medio.