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En un sentido amplio, la luz es la zona del espectro de radiación 
electromagnética que se extiende desde los rayos X hasta las microondas, e 
incluye la energía radiante que produce la sensación de visión. 
La óptica estudia los fenómenos relacionados con la luz. 
La luz tiene una naturaleza dual se comporta como onda y a la vez 
como partícula. 
Como onda se manifiesta en los fenómenos de difracción, 
interferencia y polarización. 
Como partícula se manifiesta en el efecto foto eléctrico, radiación de 
cuerpo negro y espectros atómicos entre otros. 
Einstein explicó el 
efecto fotoeléctrico por 
medio de corpúsculos 
de luz que él llamó 
fotones. 
Naturaleza de la luz 
http://acacia.pntic.mec.es/jruiz27/interf/fotoelectrico/fotoelectrico/fotoelectricojesus.htm
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La longitud de onda () es la distancia a lo largo de la dirección 
de propagación entre dos puntos con la misma ‘fase’, es decir, 
puntos que ocupan posiciones equivalentes en la onda. 
En el espectro visible, las diferencias en longitud de onda se 
manifiestan como diferencias de color. 
El rango visible va desde 350 nanómetros (violeta) hasta 750 
nanómetros (rojo). 
La luz blanca es una mezcla de todas las longitudes de onda 
visibles. 
Cuerpos luminosos.- Aquellos que pueden producir luz 
propia .Ejemplo: Lámpara, sol. 
 
Cuerpos iluminados.- Aquellos que reciben luz de 
fuentes lumínicas .Ej. Silla, mesa. 
 
Cuerpos transparentes.- Aquellos que cuando la luz pasa 
a través de ellos prácticamente no se altera. Ej. Agua pura, 
aire. 
 
Cuerpos opacos.- Aquellos que no permiten el paso de 
luz. 
 
Cuerpos traslúcidos.- Aquellos que si bien permiten el 
paso de la luz, no permiten precisar la forma de los objetos 
a través de ellos. 
 
La óptica física (ondulatoria) estudia los fenómenos 
ondulatorios de la luz: interferencia, difracción y 
polarización. 
La óptica cuántica (corpuscular) estudia los fenómenos 
corpusculares de la luz: efecto fotoeléctrico, efecto 
Compton. 
La óptica geométrica estudia los fenómenos luminosos 
para los cuales es irrelevante la naturaleza de la luz: 
reflexión y refracción. 
En la óptica geométrica se prescinde de la teoría 
ondulatoria de la luz y se supone que la luz no se difracta. 
Este campo de la óptica se ocupa de la aplicación de las 
leyes de reflexión y refracción de la luz al diseño de 
lentes y otros componentes de instrumentos ópticos. 
La aproximación de rayos en óptica 
Para describir las direcciones de propagación de la luz, 
suele ser conveniente representar una onda de luz 
mediante RAYOS. 
La luz se desplaza en línea recta. 
Esta aproximación supone que 
una onda viaja por un medio 
uniforme en líneas rectas en la 
dirección de los rayos. 
El rayo es la línea de avance, o 
dirección de propagación, de la 
energía radiante y, por tanto, 
perpendicular al frente de onda. 
P.Vista Ondulatorio 
Esta aproximación es válida aun cuando la onda llegue a 
una abertura circular cuyo diámetro es mucho más 
grande en relación con la longitud de onda. 
La trayectoria de los rayos a través de un sistema 
óptico se determina aplicando las leyes de reflexión y 
refracción. 
REFLEXION Y REFRACCION 
RAYO INCIDENTE, REFLEJADO Y REFRACTADO 
La luz siempre se propaga más lentamente dentro de un material que en el vacío. 
 
El valor n se lo conoce como índice de refracción y constituye la razón entre la 
rapidez de la luz en el vacío (c) respecto a su rapidez v dentro del material. 
La relación entre la velocidad de la luz en el vacío y la 
velocidad, de una longitud de onda determinada, en una 
sustancia se conoce como índice de refracción (n) de la 
sustancia para dicha longitud de onda. 
nv
c
n 
El índice de refracción del aire es 1,0003 y apenas varía con la 
longitud de onda. En la mayoría de las aplicaciones resulta 
suficientemente preciso considerar que es igual a 1. 
A medida que la luz viaja de un medio a otro, su frecuencia no 
cambia pero su longitud de onda sí. 
v es inversamente proporcional a n, entonces mientras mayor sea el índice 
de refracción de un material, menor será la rapidez de onda dentro de ese 
material. 
Reflexión y refracción 
Si un rayo de luz incide sobre la 
superficie de un segundo medio 
homogéneo, parte de la luz es 
reflejada y parte entra como rayo 
refractado en el segundo medio, 
donde puede o no ser absorbido. 
La cantidad de luz reflejada 
depende de la relación entre los 
índices de refracción de ambos 
medios. 
La reflexión en un ángulo 
definido desde una superficie 
lisa se denomina Reflexión 
Especular 
La reflexión dispersa desde una 
superficie áspera se denomina 
Reflexión Difusa 
1. El rayo incidente (suponer un rayo de luz incidente sobre una 
superficie plana y lisa), el rayo reflejado y la normal en el punto de 
incidencia se encuentran en un mismo plano. 
2. El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión para todas 
las longitudes de onda y para cualquier par de materiales. 
Ejercicio # 1 
Dos espejos forman un ángulo de 120º entre sí, como se ve en la 
figura. Un rayo incide sobre el espejo M1 a un ángulo de 65º con la 
normal. Encuentre la dirección del rayo después de que éste se 
refleja desde el espejo M2. 
Solución # 1 
Dos espejos forman un ángulo de 120º entre sí, como se ve en la 
figura. Un rayo incide sobre el espejo M1 a un ángulo de 65º con la 
normal. Encuentre la dirección del rayo después de que éste se 
refleja desde el espejo M2. 
Suponer un rayo que viaja de un 
medio transparente a otro medio 
transparente. 
La razón de los senos de los 
ángulos incidente y refractado 
(ángulos medidos desde la 
normal a la superficie) es igual a 
la relación inversa de los índices 
de refracción. 
El ángulo de refracción, 2, depende de 
las propiedades de los dos medios y del 
ángulo de incidencia. 
cte
v
v
sen
sen

1
2
1
2


 sennsenn 2211 
cte
v
v
sen
sen

1
2
1
2


La trayectoria de un rayo 
luminoso a través de una 
superficie refractora es 
reversible. ¿Qué significa esto ? 
nv
c
medioelenluzladeRapidez
vacíoelenluzladeRapidez
n 
La velocidad de la luz en cualquier material es menor que la 
velocidad de la luz en el vacío. 
Con respecto al índice de refracción: 
1.- n es un número adimensional , usualmente mayor que la unidad . 
2.- Es igual a la unidad para el vacío. 
 
A medida que la luz viaja de un medio a otro, su frecuencia no cambia 
pero su longitud de onda sí. 




n
n
v
v
n
n 0
2
1
2
1
1
2 
A medida que la luz 
viaja de un medio a 
otro, su frecuencia no 
cambia pero su 
longitud de onda sí. 
1
2
2
1
2
1
2
1
/
/
n
n
nc
nc
v
v







nn
n 0
LONGITUD DE ONDA DE LA LUZ EN UN MATERIAL 
Pregunta Conceptual 
Las leyes de la reflexión se cumplen para el caso de la reflexión 
difusa ? 
a) Verdadero (T) 
b) Falso (F) 
Pregunta Conceptual 
El índice de refracción: 
 
a) Siempre es mayor o igual que 1 
b) Es adimensional 
c) Es inversamente proporcional a la velocidad de la luz en un medio 
d) Los literales a y c son correctos 
e) Los literales a, b y c son correctos 
 
Ejercicio # 2 
Un rayo de luz incide sobre una superficie plana que separa 
dos sustancia transparentes, de índices 1.60 y 1.40. El 
ángulo de incidencia es de 300 y el rayo procede del medio 
de mayor índice. 
Determine el ángulo de refracción. 
 
Respuesta: Ɵ2= 34.8
0 
Ejercicio # 3 
Dos superficies especulares se encuentran según un ángulo de 
135º. Si los rayos de luz tocan una superficie a 40º como se 
muestra, ¿con qué ángulo  salen de la segunda superficie? 
Pregunta Conceptual 
Si el haz (1) representa el haz incidente en la figura, ¿cuálesde las 
otras cuatro líneas representan haces reflejados? 
a) 2 y 4 
b) 3 y 5 
c) 2 y 5 
d) 3 y 4 
POSICION APARENTE DE UN OBJETO 
b) Los rayos luminosos provenientes de debajo de la superficie 
cambian de dirección en la interfaz del aire y el agua, de modo 
que los rayos parecen provenir de una posición situada arriba de 
su punto de origen real. 
POSICION APARENTE DE UN OBJETO 
Pregunta Conceptual 
Una persona observa la imagen de un pez dentro de un lago. Él 
desea capturarlo, lanzando un arpón al agua. Para lograr su 
objetivo, suponiendo que el agua no afecte la trayectoria del 
arpón, debe lanzarlo: 
a) Arriba de donde se ve el pez 
b) Abajo de donde se ve el pez 
c) Donde se ve el pez (posición aparente) 
 
Y si dispone de un láser potente, en que dirección debe 
apuntar? 
Pregunta Conceptual 
Un rayo de luz que se propaga en el aire, incide en el punto O de un 
bloque de vidrio, como se indica en la figura. La trayectoria de 
este rayo, luego de refractarse en el interior del vidrio, estará mejor 
representada por el segmento: 
a) OA 
b) OB 
c) OC 
d) OD 
e) OE 
Pregunta Conceptual 
Escoja la(s) alternativa(s) CORRECTA(s): 
a) Las fuentes fundamentales de toda radiación electromagnética 
son las cargas en movimiento acelerado. 
b) Todos los cuerpos emiten radiación electromagnética producto 
del movimiento térmico de sus moléculas. 
c) La radiación Térmica es una mezcla de longitudes de onda 
diferente. 
d) En un láser los átomos son inducidos para que emitan luz de 
forma coherente, en forma de un haz de radiación intenso, 
aproximándose a ser monocromático. 
e) Sin importar la fuente, la radiación electromagnética viaja en el 
vacío a la rapidez de la luz. 
 
Pregunta Conceptual 
Escoja la(s) alternativa(s) correcta(s) respecto a los frentes de onda: 
 
a) Cuando los frentes de ondas son esféricos, los rayos son 
irradiados desde fuentes puntuales colocadas en el centro de las 
esferas. 
b) Cuando los frentes de ondas son planos, los rayos son paralelos 
y se asumen que son irradiados desde fuentes pequeñas muy 
lejanas. 
c) Cuando los rayos viajan en un material isotrópico homogéneo, 
éstos son siempre líneas rectas normales a los frentes de onda. 
 
Pregunta Conceptual 
Escoja la(s) alternativa(s) correcta(s) respecto a la reflexión: 
 
a) La reflexión especular y la reflexión difusa pueden ocurrir ya sea 
con materiales transparentes o con materiales opacos. 
b) En general, cuando la luz choca contra la superficie de un 
objeto, algo de ella se refleja y el resto es absorbido por el 
objeto y transformado en energía térmica. 
c) Cuando la luz choca contra la superficie de un objeto 
transparente, parte de la luz incidente se transmite a través de 
él. 
d) En el caso de un objeto lustroso (espejo plateado), el 95% de la 
luz se puede reflejar. 
e) Un haz de luz proveniente de una linterna y reflejada en un 
espejo puede ser observada siempre por el ojo humano. 
Ejercicio # 4 
La longitud de onda de la luz roja de un láser de helio-neón es de 
633nm en el aire y de 474nm en el medio acuoso del interior del 
ojo humano. Determine el índice de refracción del medio acuoso 
así como la rapidez y la frecuencia de la luz en esa sustancia . 
Pregunta Conceptual 
Un rayo de luz se propaga en el medio A cuyo índice de refracción es 
nA, y cruza una interface con el medio B cuyo índice de refracción es 
nB. El ángulo de incidencia es mayor que el ángulo de refracción; vA 
y vB son la velocidad de la luz en A y en B. ¿Cuál de las siguientes 
desigualdades es correcta? 
a) vA > vB y nA < nB 
b) vA > vB y nA > nB 
c) vA < vB y nA > nB 
d) vA < vB y nA < nB 
Todos los puntos de un frente de onda determinado se toman 
como fuentes puntuales de la producción de ondas 
secundarias esféricas, llamadas ondulaciones, las cuales se 
propagan hacia fuera del medio con rapidez característica de 
las ondas en ese medio. Después de que ha transcurrido 
cierto tiempo, la nueva posición del frente de onda es la 
superficie tangente a las ondulaciones. 
Espejismos: Ejemplo del Principio de Huygens 
Mayor temperatura= menor densidad del aire= mayor velocidad=menor 
índice de refracción. 
º90sinsin 21 nn c 
1
2sin
n
n
c 
Para el caso de una 
superficie vidrio-aire 
con n= 1.52 en el vidrio 
se tiene Ɵcrit=41.1
0 
a) Encuentre el ángulo crítico para la frontera agua-aire (n agua=1.33) 
b) Utilice el resultado anterior para predecir lo que vería un pez en una 
pecera cuando mira hacia arriba en dirección a la superficie del agua a 
ángulos de 40º, 48.8º y 60º. 
Ejercicio # 5 
En casi todos los materiales el valor de 
n disminuye al aumentar la longitud de 
onda y disminuir la frecuencia; por 
tanto, n aumenta al disminuir la longitud 
de onda y aumentar la frecuencia. 
En un material de este tipo, la luz de 
longitud de onda más larga es más 
rápida que la luz de longitud de onda 
mas corta. 
n depende de λ. La dependencia de la 
rapidez de onda y del índice de 
refracción respecto a λ, se conoce 
como dispersión. 
El grado de dispersión depende de la 
diferencia entre los índices de 
refracción de la luz violeta y la luz roja. 
 
A menor longitud de onda, mayor 
dispersión (violeta) y a mayor longitud 
de onda, menor dispersión (rojo). 
Diamante: Ejemplo de gran dispersión. 
Su gran brillantez se debe : 
a) Índice de refracción muy alto (n=2.417) 
b) Gran dispersión debido a la cual la luz blanca a entrar en él, emerge 
en forma de un espectro multicolor. 
http://www.google.com.ec/imgres?imgurl=http://us.123rf.com/400wm/400/400/eraxion/eraxion0711/eraxion071100146/2021002-brillantes-diamantes.jpg&imgrefurl=http://www.viewgoodsimages.es/generales/diamantes-brillantes.html&usg=__qx-REDqd7FPex8HCvhPVlHOMOIU=&h=300&w=400&sz=19&hl=es&start=120&zoom=1&um=1&itbs=1&tbnid=Ml-LwkL6jP12mM:&tbnh=93&tbnw=124&prev=/search%3Fq%3Ddiamante%2Bbrillante%26start%3D100%26um%3D1%26hl%3Des%26sa%3DN%26rlz%3D1R2ADFA_enEC386%26ndsp%3D20%26biw%3D1003%26bih%3D467%26tbm%3Disch&ei=wwLdTd-AJYa3tgfP1qjDDw
Usado comúnmente para estudiar las longitudes de onda emitidas por 
una fuente de luz. 
La luz emitida por la fuente pasa a través de una rendija angosta que se 
puede ajustar para generar un haz paralelo . La luz pasa a través de un 
prisma donde se descompone en su espectro . 
En el otro extremo se utiliza un telescopio, que contiene un lente el cual 
funciona como amplificador, para observar la luz refractada. 
Cuando un rayo de luz viaja entre dos puntos cualesquiera, su trayectoria es 
aquella que necesita el menor tiempo. 
2
22
1
22
2
2
1
1
/
)(
/ nc
xdb
nc
xa
v
r
v
r
t




   222221 )( xdb
dx
d
c
n
xa
dx
d
c
n
dx
dt

22
2
22
1
)(
)1)((2
2
12
2
1
xdb
xd
c
n
xa
x
c
n
dx
dt

















0
)(
)(
22
2
22
1 





xdbc
xdn
xac
xn
dx
dt
22
2
22
1
)(
)(
xdb
xdn
xa
xn




22
2
)(
)(
xdb
xd
sen



22
1
xa
x
sen


2211  sennsenn 
Obtener una expresión para el índice de refracción del material del prisma 
)2/(
2
min






 

sen
sen
n

2
0
2
min
1
1
11
22
21
21
2
:


















yEntonces
mínimaDesviación
d
d
sennsen
sennsen
I
I
II
Método de Roemer 
c  2.3  108 m/s 
Observó variaciones sistemáticas 
en el periodo de rotación un 
satélite de Júpiter, éste 
aumentaba cuando la Tierra se 
alejaba de Júpiter y disminuía 
cuando esta se aproximaba. 
Roemer atribuyó esta variación al 
hecho de que la distancia entre la 
tierra y Júpiter cambiaba de una 
observación a la siguiente. 
En tres meses la luz de Júpiter 
había viajado una distancia 
adicional igual al radio de la orbita 
terrestre. Huygens en base a esto 
estimó 
Mediciones de la rapidez de la luz 
c  3.1 108 m/s 
Técnica de Fizeau 
Mide la el tiempo total que tarda 
la luz en viajar de un punto a un 
espejo distante y regresar. 
La luz que pasa por la abertura 
en A debe regresar en el tiempo 
en que el diente B a rotado, 
permitiendo al haz de retorno 
pasar por C 
Conociendo la distancia d, el 
número de dientes en la rueda y 
su velocidad angular Fizeau 
llego al valor de: 
EMISOR IDEAL DE O.E.M.: CUERPO NEGRO 
Un cuerpo negro es aquel que emite la máxima cantidad de radiación a 
cada longitud de onda y en todas direcciones (a una temperatura dada). 
También absorbe toda la radiación incidente en todas las direcciones 
para cada longitud de onda. 
La potencia emisiva espectral (o potencia emisiva monocromática) eb de 
un cuerpo negro es la energía emitida por unidad de tiempo y unidad de 
área en cada longitud de onda (o frecuencia). Es una función de la 
temperatura. 
 1/5
1
2 

TCb
e
C
e
 
(W·m-2 ·m-1) 
Ecuación de Planck: 
KT m 
4-28
1 mmW107427.3 C Km104388.1
4
2  C
A medida que la temperatura de un cuerpo negro se incrementa se 
observa que: 
0 5 10 15 20
10
0
10
1
10
2
10
3
10
4
10
5
10
6
10
7
10
8
300 K
1000 K
2500 K
5777 K
P
o
te
n
c
ia
 e
m
is
iv
a
 e
s
p
e
c
tr
a
l 
(W
m
-2

m
-1
)
 (m)
be
La potencia emisiva se 
incrementa para cada 
longitud de onda 
La cantidad relativa de 
energía emitida a longitudes 
de onda cortas se 
incrementa 
La posición del máximo de 
potencia emisiva se 
desplaza hacia longitudes 
de onda más cortas 
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
0
500
1000
1500
2000
2500
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
0
500
1000
1500
2000
2500
nI 0

(W·m-2 ·m-1) 
 (m) 
Cuerpo negro a 5777 K 
Espectro solar 
(fuera de la atmósfera) 
Visible 
ESPECTRO SOLAR: EL SOL COMO CUERPO NEGRO 
nI 0

Irradiancia espectral promediada sobre una 
pequeña anchura de banda centrada en  (se 
mide en Wm-2m-1) 
UV IR 
Se define el flujo luminoso como la potencia (W) emitida en forma 
de radiación luminosa a la que el ojo humano es sensible. Su 
símbolo es  y su unidad es el lumen (lm). 
1 watt-luz a 555 nm = 683 lm 
FLUJO LUMINOSO ( ) 
Empíricamente se demuestra que a una radiación de 555 nm de 1 W de 
potencia emitida por un cuerpo negro le corresponden 683 lumen. 
A la relación entre watios y lúmenes se le llama equivalente luminoso de la 
energía 
Los 25 W o 60 W se refieren sólo a la potencia 
consumida por la bombilla, de la cual solo una parte se 
convierte en luz visible (flujo luminoso). Se lo puede 
medir en watios (W), pero es más apropiado definirlo en 
una nueva unidad, el lumen, que toma como referencia 
la radiación visible según es percibida por el ojo. 
No toda la energía eléctrica consumida por una lámpara (bombilla, fluorescente, 
etc.) se transforma en luz visible. Parte se pierde por calor, parte en forma de 
radiación no visible (infrarrojo o ultravioleta), etc. 
El flujo luminoso se refiere a la cantidad de luz que emite una fuente de luz, 
por ejemplo una bombilla, en todas las direcciones del espacio. Pero existen 
fuentes que emiten preferentemente en ciertas direcciones, como un 
proyector, por ejemplo. 
Para conocer cómo se distribuye el flujo en cada dirección del espacio 
definimos la intensidad luminosa. 
INTENSIDAD LUMINOSA 
Candela 
Unidad de intensidad 
luminosa definida como 1/60 
de la intensidad luminosa 
por centímetro cuadrado 
irradiada por el cuerpo negro 
a la temperatura de 
solidificación del platino 
(anteriormente se conocía 
como bujía, llamada también 
nueva bujía). 
Intensidad luminosa I es el flujo luminoso emitido por unidad de ángulo 
sólido en una dirección determinada. Su símbolo es I y su unidad es la 
candela (cd). 


I
INTENSIDAD LUMINOSA (I) 

 I
La iluminancia E es el flujo luminoso recibido por unidad de superficie. Se 
mide en lux (1 lx = 1 lm/m2) 
ILUMINANCIA (E ) 
La iluminancia depende de la distancia del foco al objeto iluminado según la 
ley inversa de los cuadrados que relaciona la intensidad luminosa (I) y la 
distancia a la fuente. Esta ley solo es válida si la dirección del rayo de luz 
incidente es perpendicular a la superficie. 
LEY INVERSA DE LOS CUADRADOS 
Rayos no perpendiculares a la superficie. 
En este caso hay que descomponer la iluminancia recibida en una 
componente horizontal y en otra vertical a la superficie. 
Fuentes de luz- Fuentes cósmicas (SOL)- Fuentes terrestres (artificiales)- 
Radiación : Incandescencia, luminiscencia.