INDEPENDENCIA DE RAPIDEZ DE LA LUZ DE SU MARCO DE REFERENCIA.

LA RAPIDEZ DE LA LUZ ES INDEPENDIENTE DEL MARCO DE REFERENCIA

PORQUE SU RAPIDEZ ESCALAR ES ABSOLUTA

POR AXIOMA DE MINKOWSKI : M^* C_ML=0

TAREA #8 B:

"LEY DE SNELL"

Consideremos un frente de ondas que se acerca a la superficie de separación de dos medios de distintas propiedades. Si en el primer medio la velocidad de propagación de las ondas es v₁ y en el segundo medio es v₂ vamos a determinar, aplicando el principio de Huygens, la forma del frente de onda un tiempo posterior t.

A la izquierda, se ha dibujado el frente de ondas que se refracta en la superficie de separación de dos medio, cuando el frente de ondas incidente entra en contacto con el segundo medio. Las fuentes de ondas secundarias situadas en el frente de ondas incidente, producen ondas que se propagan en todas las direcciones con velocidad v₁ en el primer medio y con velocidad v₂ en el segundo medio. La envolvente de las circunferencias trazadas nos da la forma del frente de ondas después de tiempo t, una línea quebrada formada por la parte del frente de ondas que se propaga en el primer medio y el frente de ondas refractado que se propaga en el segundo.

El frente de ondas incidente forma un ángulo θ₁ con la superficie de separación, y frente de ondas refractado forma un ángulo θ₂ con dicha superficie.

En la parte central de la figura, establecemos la relación entre estos dos ángulos.

En el triángulo rectángulo OPP’ tenemos que

v₁·t=|OP’|·senθ₁

En el triángulo rectángulo OO’P’ tenemos que

v₂·t=|OP’|·senθ₂

La relación entre los ángulos θ₁ y θ₂es

Reflexión total

Si v₁>v₂ el ángulo θ₁ > θ₂ el rayo refractado se acerca a la normal
Si v₁<v₂ el ángulo θ₁ < θ₂ el rayo refractado se aleja de la normal

En este segundo caso, para un ángulo límite θ_c el ángulo de refracción es θ₂ =π/2

El ángulo límite es aquél ángulo incidente para el cual el rayo refractado emerge tangente a la superficie de separación entre los dos medios.

Si el ángulo de incidencia es mayor que el ángulo límite, el seno del ángulo de refracción resulta mayor que la unidad. Esto indica, que las ondas que inciden con un ángulo mayor que el límite no pasan al segundo medio, sino que son reflejados totalmente en la superficie de separación.

En la figura, observamos que a medida que se incrementa el ángulo de incidencia θ₁ el ángulo de refracción aumenta hasta que se hace igual a π/2. Si se vuelve a incrementar el ángulo de incidencia, la onda incidente se refleja en el primer medio.

Índice de refracción

Se denomina índice de refracción, al cociente entre la velocidad de la luz c en el vacío y la velocidad v de la luz en un medio material transparente.

n=c/v

La ley de Snell de la refracción se expresa en términos del índice de refracción

n₁·senθ₁= n₂·senθ₂

En la siguiente tabla, se proporcionan datos acerca de los índices de refracción de diversas sustancias

Sustancia	Índice de refracción (línea sodio D)
Azúcar	1.56
Diamante	2.417
Mica	1.56-1.60
Benceno	1.504
Glicerina	1.47
Agua	1.333
Alcohol etílico	1.362
Aceite de oliva	1.46

Fuente: Koshkin N. I., Shirkévich M. G.. Manual de Física elemental. Edt. Mir (1975), pág. 209

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/ondas/snell/snell.htm#Ley de Snell de la refracción

Tarea #8 C:

" Dispersión de la radiación"

Introducción

La mayor parte de la luz que alcanza nuestros ojos no proviene directamente de su fuente, sino que ha sido dispersada; por ejemplo, cuando miramos a las nubes o al cielo, lo que vemos es luz solar difusa y dispersada. El mar o la tierra son visibles gracias a la luz que dispersan. En la atmósfera se pueden observar ejemplos muy coloristas, fruto de la dispersión producida por las moléculas, los aerosoles y las nubes que contienen gotas de agua o cristales de hielo. El color azul del cielo y el blanco de las nubes, la existencia del arco iris y los halos son fenómenos ópticos producidos por la dispersión. La dispersión es un proceso físico fundamental asociado a la luz y a su interacción con la materia, ocurriendo a todas las longitudes de onda.Este capítulo trata sobre los procesos por los cuales la radiación es dispersada por aerosoles menores o mayores que la longitud de onda de la radiación. Este capítulo aporta la base necesaria para el cálculo de transferencia radiativa usando parámetros realistas. Es importante estudiar estos fenómenos para así poder entender las técnicas usadas en teledetección, debido a que muchas de ellas deben corregir el efecto de la atmósfera para poder extraer información específica.

Los aerosoles están presentes en toda la atmósfera, pero sólo se pueden observar en contadas ocasiones. El polvo no siempre es tan visible como en la imagen anterior, donde se han elevado desde el suelo grandes cantidades de polvo. Las gotas que forman las nubes son también aerosoles gigantes. La mayor parte de los aerosoles son invisibles al ojo humano, incluso con aire muy claro.
Todos los aerosoles dispersan y absorben la luz (radiación) que incide sobre ellos; incluso una pequeña tormenta de polvo o ciertas nubes convectivas de gran desarrollo pueden ser la causa de que llegue menos luz al suelo.

-Dispersión de la radiación:

fuente: http://rammb.cira.colostate.edu/wmovl/vrl/tutorials/euromet/courses/spanish/satmet/s2400/s2400001.htm

TAREA #8 D:

"Velocidad y dispersión de la luz"

Dispersión de la luz

Conocemos como luz blanca a la que proviene del Sol. En algunas circunstancias, esa luz se descompone en varias franjas de colores llamadas arco iris. En realidad la luz blanca está formada por toda una gama de longitudes de onda, cada una correspondiente a un color, que van desde el rojo hasta el violeta.

Como el índice de refracción de un material depende de la longitud de onda de la radiación incidente, si un rayo de luz blanca incide sobre un prisma óptico, cada radiación simple se refracta con un ángulo diferente. La dispersión de la luz consiste en la separación de la luz en sus colores componentes por efecto de la refracción.

Así, las distintas radiaciones que componen la luz blanca emergen separadas del prisma formando una sucesión continua de colores que denominamos espectro de la luz blanca.

La luz tiene una naturaleza de onda electromagnética y como toda onda cumple con el fenómeno de la refracción, que no es mas que el cambio de velocidad de propagación cuando pasa de un medio de propagación a otro. Debido a este cambio de velocidad, el ángulo con que incide la luz desde un medio cambia cuando pasa al otro medio.

La velocidad de propagación en el nuevo medio
depende de la longitud de onda.
En el gráfico de la izquierda se muestra un haz de luz blanca
(formada por la mezcla de todos los colores) atravesando desde
el aire a un prisma transparente.

Debido a que la luz de cada color componente
de la luz blanca tiene distinta longitud de onda, cada color
se deviará de la trayectoria incidente un ángulo diferente.
La forma del prisma hace que el proceso de refracción se
repita en la otra cara por lo que se pueden separar muy bien
los diferentes colores que forman el espectro luminoso.
Este fenómeno de la dispersión da lugar al arco iris debido a la
dispersión producida por las finas gotas de agua condensadas en
la atmósfera en visperas o después de una lluvia.