Luz (radiación electromagnética)
- Concepto de interferencia, experimento de doble rendija de Young Revise aquí los conceptos básicos de interferencia Para que ocurra la interferencia, se deben cumplir las siguientes condiciones: las fuentes de luz interferentes deben ser coherentes. Esto significa que deben mantener constantemente la misma relación de fase. La luz proveniente de las dos rendijas en el experimento de doble rendija de Young es coherente porque una sola fuente de luz brilla a través de ambas rendijas. La fuente de luz debe ser monocromática (de un solo color / longitud de onda) .dsinθ = mλ Las bandas brillantes se producen en m = 0, + / -1, +/- 2 … etc bandas oscuras ocurren en m = +/- 0.5, +/- 1.5, +/- 2.5 … etc.
- Las películas delgadas, la rejilla de difracción, la difracción de una sola ranura Las películas delgadas proporcionan un medio para que ocurra interferencia. La luz que se refleja en el límite exterior e interior de una película delgada interfiere entre sí. Una película de aceite en el agua tiene la apariencia de un arco iris remolino debido a esta interferencia. Rejilla de difracción Difracción = la luz se extiende después de pasar a través de la ranura, en lugar de ir en un camino recto. Rejilla de difracción = una losa con muchas ranuras juntas. La ecuación para una rejilla de difracción es la misma que el experimento de doble rendija. dsinθ = mλd es la distancia entre las ranuras, todo lo demás es igual que el experimento de doble rendija. Las bandas brillantes se producen en m = 0, +/- 1, +/- 2 … etc. Las bandas oscuras se producen en m = +/- 0.5 , +/- 1.5, +/- 2.5… etc. Una sola rendija La luz que brilla a través de una rendija única proyecta una banda central brillante seguida de una serie de máximas y mínimas a cada lado. La ecuación para una difracción de rendija única es diferente de la ecuación para la doble slit.asinθ = mλa es th e ancho de la ranura. Máximo ocurre para m = 0 (máximo central grande), +/- 1.5, +/- 2.5, etc. Mínimo ocurre para m = +/- 1, +/- 2, +/- 3, etc.
- Otros fenómenos de difracción, difracción de rayos X La luz que brilla a través de un agujero de alfiler no aparecerá en la pantalla como un agujero de alfiler. En cambio, será un patrón de difracción de bandas circulares brillantes y oscuras, con una banda central brillante. La luz que brilla más allá de un límite opaco no proyectará una sombra nítida del límite en la pantalla. En cambio, franjas de bandas brillantes y oscuras aparecen sobre el límite. La luz que brilla más allá de un centavo no arrojará una sombra completamente negra. En cambio, habrá un punto brillante central, así como patrones de anillos brillantes y oscuros. Difracción de rayos X = rayos X difractando en un cristal. Los patrones de interferencia que resultan de esto se usan para deducir la estructura de las moléculas en el cristal.
- Polarización de la luz Luz no polarizada = luz con campo eléctrico que oscila en muchos planos. Luz polarizada = luz con campo eléctrico que oscila en un solo plano. Aplicaciones de polarización: absorción selectiva: pase la luz a través del polarizador que absorbe todo menos la luz con campo eléctrico en un plano. Reflexión: en cierto ángulo de polarización, toda la luz reflejada está polarizada. Doble refracción: los materiales birrefringentes tienen dos índices de refracción que dividen la luz incidente en dos rayos polarizados perpendiculares entre sí. Dispersión: las moléculas de aire dispersan la luz, que se polariza. Las moléculas activas giran la luz polarizada en sentido horario o antihorario.
- Efecto Doppler (fuente de luz en movimiento u observador) El cambio rojo = la frecuencia disminuye = ocurre cuando la fuente y el observador se alejan uno del otro. El cambio azul = la frecuencia aumenta = ocurre cuando la fuente y el observador se mueven uno hacia el otro. Observado en astronomía, cuando las estrellas aparecen más rojos / azules de lo que realmente son porque se están alejando / acercándose a nosotros. La ecuación para el efecto doppler para la luz es la misma que el efecto doppler para el sonido, excepto que en lugar de usar la velocidad del sonido v, ahora usa la velocidad de luz c. Para el desplazamiento hacia el rojo, use la ecuación para la fuente que se aleja del observador. Para el desplazamiento azul, use la ecuación para la fuente que se mueve hacia el observador.
- Espectro visual, colorrenergía Azul = energía máxima, longitud de onda más corta, frecuencia más alta. Rojo = energía mínima, longitud de onda más larga, frecuencia más baja. Energía por fotón = hν, donde h es la constante del tablón y ν es la frecuencia. Láser Láser = amplificación de luz por emisión estimulada de radiación . Emisión de luz normal = emisión espontánea. Emisión láser = emisión estimulada. La emisión estimulada repetida dentro del medio láser (al reflejar la luz de un lado a otro) amplifica la luz.
Óptica Geométrica
- La reflexión desde la superficie plana (el ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión) refleja completamente la luz. Al pasar de un medio a otro se produce una reflexión parcial de la luz.
- Refracción, índice de refracción n, ley de Snell (n1sinθ1 = n2sinθ2)
- Dispersión (cambio de índice de refracción con longitud de onda) la luz azul refracta más que la luz roja en un prisma. La luz blanca pasa a través de un prisma y se divide en colores del arco iris debido a la dispersión.
- Condiciones para la reflexión interna total Pasar de un medio de alto índice de refracción a un medio de bajo índice de refracción. Ángulo de incidencia> ángulo crítico. Encuentre el ángulo crítico por: n1sinθc = n2sin90 ° n1> n2θc = ángulo crítico
- Espejos esféricos Altura de imagen versus distancia de objeto:
nota: esta curva solo muestra la altura de la imagen, no la posición.
Nota: esta curva solo muestra la altura de la imagen, no la posición. La curvatura del espejo, el radio, la longitud focal La curvatura del espejo puede ser cóncava o convexa. Los espejos cóncavos pueden enfocar la luz, por lo que es convergente. Los espejos convexos no pueden enfocar la luz, por lo que es divergentes. La longitud focal es 1/2 del radio de curvatura. los espejos convergentes tienen una longitud focal positiva, mientras que los espejos divergentes tienen una focal focal negativa http: //length. Se llama la distancia focal porque los rayos paralelos al eje principal del espejo convergen en el punto focal (para espejos divergentes, los rayos extrapolados pasarán a través del punto focal). uso de fórmula (1 / p) + (1 / q) = 1 / f con convenciones de signos Para el propósito del MCAT, p es siempre positivo a menos que el MCAT le indique explícitamente lo contrario. q es positivo si la imagen es real. Para los espejos, esto es cuando la imagen está frente al espejo. Para lentes, esto es cuando la imagen está detrás de la lente. F es positiva cuando el espejo / lente está convergiendo. Para los espejos, esto es cuando el espejo es cóncavo. Para las lentes, esto es cuando la lente es convexa. M = h ‘/ h = -q / p, donde M es aumento, h’ es la altura de la imagen, h es la altura del objeto. Las imágenes reales y virtuales siempre están invertidas, y se pueden proyectar en una pantalla. Las imágenes virtuales siempre son erectas (no invertidas), y no se pueden proyectar en una pantalla. Para los espejos cóncavos, se forman imágenes reales (q positivo) delante del espejo, donde la luz se refleja espejo y se puede lanzar en una pantalla. Es imposible que la luz se proyecte detrás del espejo, por lo que cualquier cosa detrás del espejo es virtual (q negativo). Para los espejos convexos, las imágenes siempre son virtuales (q negativo). Nota: los espejos y lentes divergentes (espejos convexos y lentes cóncavos) pueden Nunca formes imágenes reales.- ¿Cuál es la intuición detrás de la ley de Ampere (ecuaciones de Maxwell) y cuáles son algunos ejemplos de su aplicación?
- ¿Por qué el campo eléctrico producido al cambiar un campo magnético no es de naturaleza conservadora?
- ¿Qué propiedades de un campo magnético se conservan?
- Si se considera que la luz es una onda electromagnética con vectores eléctricos y magnéticos que varían en el tiempo, entonces ¿por qué los rayos gamma que son ondas electromagnéticas no se ven afectados por los campos eléctricos o magnéticos?
- Cuando un campo eléctrico en movimiento crea un campo magnético o viceversa, ¿es estático el campo creado?
- Lentes delgados No es necesario que vuelva a aprender todo sobre los lentes, ya que son casi iguales a los espejos: los lentes convexos son iguales a los espejos cóncavos (ambos convergen), excepto por lo siguiente: las imágenes reales están en el lado opuesto del espejo. lente como el objeto. Debido a que la luz viaja a través de la lente y puede enfocarse en una pantalla detrás de la lente. Las imágenes virtuales están en el mismo lado de la lente que el objeto. Debido a que la luz no puede enfocarse frente a una lente y proyectarse en una pantalla. Las lentes cóncavas son lo mismo que los espejos convexos (ambos son divergentes) excepto por lo siguiente: Las imágenes virtuales formadas por la lente están en el mismo lado de la lente. lente como el objeto. Debido a que la luz no puede enfocarse frente a una lente y proyectarse en una pantalla, la altura de la imagen frente a la curva de distancia del objeto es exactamente la misma que la de los espejos (las lentes convexas son iguales a los espejos cóncavos, las lentes cóncavas son iguales a los espejos convexos ) Consulte arriba. Lentes convergentes y divergentes, distancia focal La longitud focal para la lente convergente es positiva. La lente convergente es convexa. La longitud focal para la lente divergente es negativa. La lente divergente es cóncava. Uso de fórmula (1 / p) + (1 / q) = 1 / f, con convenciones de signos mismo trato que con los espejos.p siempre positivo.q positivo si es real, y negativo si virtual.f positivo si converge, y negativo si diverge.imágenes reales y virtualesLas imágenes reales se invierten y pueden proyectarse en un pantalla. Las imágenes virtuales son erectas y no se pueden proyectar en una pantalla. Para las lentes convexas, las imágenes reales (positve q) se forman detrás de la lente porque la luz pasa a través de la lente y se enfoca allí. Para las lentes cóncavas, las imágenes son siempre virtuales (negativas q), y se forma frente a la lente. La fuerza de la lente, dioptrías. La fuerza de la lente, o la potencia de la lente se mide en dioptrías. P = 1 / f Donde P está en dioptrías. aberraciones de lente aberraciones esféricas: no toda la luz se enfocará en el punto focal. abberación: la luz azul se refracta más que la roja li ght, por lo que diferentes colores se enfocan de manera diferente.
- Combinación de lentes La imagen real formada por una lente se puede usar como objeto para otra lente. La ampliación por múltiples lentes es el producto de todos los aumentos individuales.
- Trazado de rayos Para espejos: Primero dibuje una línea paralela desde el objeto, ya que rebota en el espejo, se cruza con el punto focal. Ahora, ¿qué punto focal se cruza? La izquierda o la derecha? Use el sentido común: para espejos cóncavos, va a enfocar el rayo hacia el punto focal izquierdo. Para los espejos convexos, que no pueden enfocar, divergerá el rayo, lo que significa que tendrá que extrapolarlo al punto focal correcto. A continuación, dibuje una línea que interseque el punto R en el eje principal. Cual R? ¿Izquierda o derecha? ¿Debo extrapolar? Nuevamente, use el sentido común: el rayo dibujado debe rebotar de regreso a su camino original, y no reflejarse en otro lugar. Al mirar el espejo, deberías poder resolver esto. Ahora, ya tienes dos rayos dibujados, y eso es suficiente para hacer una intersección. Use esta intersección como guía para dibujar el último rayo. El último rayo primero debe intersecar el punto focal, luego rebotar en el espejo paralelo al eje principal. ¿Qué punto focal se cruza? ¿Debo extrapolar? Aquí solo hay una combinación para que el rayo se ajuste a la intersección ya realizada por los dos rayos anteriores. El truco para hacer esto es dibujar primero la línea paralela, y forzarla a intersecar la intersección ya hecha por los dos rayos anteriores. Para lentes (similar a la forma en que dibujas rayos para espejos): Primero dibuja el rayo paralelo → punto focal . Debe tener sentido en qué punto focal debe golpear / extrapolar el rayo dada la naturaleza convergente / divergente de la lente. A continuación, dibuje un rayo que cruce el centro de la lente. Por último, utilice la intersección ya hecha por los dos rayos anteriores como guía. dibuje el punto focal → rayo paralelo. Nuevamente, dibuje primero la línea paralela y obligarla a intersecar la intersección ya hecha por los dos rayos anteriores.
- Instrumentos ópticos Ojo = lente enfoca la imagen real en la retina. Gafas = lente divergente (cóncava) para la miopía, convergente (convexo) para la hipermetropía. Vidrio de aumento = virtual, erecto, imagen más grande formada cuando p <f para una lente convergente
