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    Óptica física versus óptica geométrica: definición y diferencias

    Una comprensión de la óptica tanto geométrica como física nos permite estudiar fenómenos resultantes de los aspectos de partículas y ondas de la luz.
    Propiedades de la luz

    La luz viaja a través del espacio como ondas electromagnéticas y
    como partículas. Como resultado de esta dualidad onda-partícula
    , cuando los físicos trabajan con la óptica (el estudio de la luz), deben pensar en la propagación de la luz de una de dos maneras, dependiendo de la aplicación.

    Al pensar en características de la luz como interferencia, polarización o color, describir la luz como frentes de onda transversal es el camino a seguir. Pero cuando se construye un telescopio o lente correctora y se determina cómo se reflejará, refractará y transmitirá la luz, la mejor opción es pensar en la luz como un haz de partículas que se mueven en líneas rectas llamadas rayos.

    El estudio de la óptica física utiliza la naturaleza ondulatoria de la luz para comprender fenómenos como los patrones de interferencia causados por las ondas de luz que pasan a través de las rejillas de difracción y la espectroscopía. La óptica física despegó como campo en el siglo XIX después de varios descubrimientos clave, incluida la existencia de luz fuera del espectro visible por Sir Frederick William Herschel.

    En óptica física, la luz se representa como un frente de onda transversal, como la sinusoidal o "curva en S" que también describe una ola que viaja a través del agua con crestas y canales (puntos altos y bajos). Con este modelo, las ondas de luz siguen las mismas reglas que otras ondas transversales: sus frecuencias y longitudes de onda son inversamente proporcionales debido a la ecuación de velocidad de onda, y los frentes de onda interfieren entre sí donde se cruzan.

    Por ejemplo, dos crestas (puntos altos) o dos canales (puntos bajos) que se superponen interfieren constructivamente
    , haciendo que la cresta general sea más alta o la depresión general más baja, respectivamente. Cuando los frentes de las olas se encuentran fuera de fase, una cresta y un canal juntos, interfieren destructivamente
    , cancelándose total o parcialmente.

    Pensar en la luz como una ola también es clave para comprender las diferencias entre los tipos de luz en el espectro electromagnético, como la diferencia entre radio, visible y rayos X, ya que esos tipos se clasifican por sus propiedades de onda. Esto también significa que tratar la luz como una onda es importante en la óptica física del color, ya que es un subconjunto de la porción visible del espectro.
    Óptica geométrica y trazado de rayos

    En óptica geométrica, los físicos utilizan La naturaleza de las partículas de la luz para representar su trayectoria en líneas rectas conocidas como rayos. La óptica geométrica ha estado en uso durante mucho más tiempo que la óptica física, ya que las personas aprendieron a diseñar dispositivos que doblan y enfocan la luz para propósitos tales como fabricar telescopios y lentes correctivos mucho antes de comprender qué era la luz. Para 1600, las lentes de pulido con el propósito de ayudar a la visión humana eran comunes.

    Los rayos de luz se dibujan como líneas rectas que emanan de una fuente de luz e indican la dirección en que viaja la luz. Se usa un diagrama de rayos para mostrar las rutas de varios rayos de luz representativos a medida que se reflejan, refractan y transmiten a través de diferentes materiales para determinar medidas tales como la distancia focal y el tamaño y orientación de la imagen resultante.

    Por Al seguir los caminos de los rayos de luz, los físicos pueden comprender mejor los sistemas ópticos, incluida la formación de imágenes en lentes delgadas y espejos planos, fibras ópticas y otros instrumentos ópticos. Dada su larga historia como campo, la óptica geométrica ha dado lugar a varias leyes bien conocidas sobre cómo la luz rebota y se dobla, tal vez la más famosa es la ley de la refracción (ley de Snell) y la ley de la reflexión.

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