Óptica geométrica: Conceptos básicos

Óptica geométrica

Definiciones importantes

• Rayo luminoso. Para indicar el avance de la luz en diferentes medios se establece el concepto de rayo luminoso
  
  • La trayectoria de un rayo luminoso siempre será rectilínea y solamente puede cambiar su dirección si es reflejado o refractado
  • Los rayos luminosos no alteran las trayectorias entre ellos si se cruzan
• Sistema óptico. Son los medios por los cuales se propaga la luz y que tienen un índice de refracción distinto
• Sistema homogéneo. Es aquel sistema óptico en el cual el índice de refracción es igual en todos sus puntos
• Sistema heterogéneo. Es aquel sistema óptico en el cual el índice de refracción no es igual en todos sus puntos
• Medio isótropo. Es aquel medio en el cual la velocidad de la luz no depende de la dirección en la que viaje la luz
• Medio anisótropo. Es aquel medio en el cual la velocidad de la luz sí que depende de la dirección en la que viaje la luz
• Sistema centrado. Son aquellos sistemas ópticos que tienen un eje de simetría

El principio de Fermat

Un rayo luminoso, al viajar entre dos puntos, siempre seguirá la trayectoria que requiera menos tiempo para ser recorrida

El principio de Fermat conlleva ciertas características importantes en la óptica geométrica:

• Los rayos que viajan en un medio, tanto si son reflejados, refractados, estarán en el mismo plano
• Ley de la reflexión: el ángulo con respecto a la normal formado por el rayo incidente es el mismo que el formado por el rayo reflejado

$$\alpha_\text{inc} = \alpha_\text{refl}$$

• Ley de la refracción o Ley de Snell: 

​$$n_\text{inc}\sin{\alpha_\text{inc}} = n_\text{refr}\alpha_\text{refr}$$

• ​Las trayectorias que siguen los rayos de luz son reversibles, es decir, las mismas leyes sirven si la luz viaja en un sentido o en otro

Imágenes ópticas

Las imágenes ópticas se pueden clasificar dependiendo de los siguientes criterios:

Convenio de signos

Para resolver problemas con espejos, lentes o dioptrios debes tener claro cual es el convenio de signos. Ten en cuenta que según la fuente que consultes, pueden estar utilizando diferentes convenios de signos, así que presta mucha atención. En nuestras lecciones utilizaremos el convenio de signos que puedes ver en la imagen: