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  1. Prefacio
  2. Óptica
    1. 1 La naturaleza de la luz
      1. Introducción
      2. 1.1 La propagación de la luz
      3. 1.2 La ley de reflexión
      4. 1.3 Refracción
      5. 1.4 Reflexión interna total
      6. 1.5 Dispersión
      7. 1.6 Principio de Huygens
      8. 1.7 Polarización
      9. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    2. 2 Óptica geométrica y formación de imágenes
      1. Introducción
      2. 2.1 Imágenes formadas por espejos planos
      3. 2.2 Espejos esféricos
      4. 2.3 Imágenes formadas por refracción
      5. 2.4 Lentes delgadas
      6. 2.5 El ojo
      7. 2.6 La cámara
      8. 2.7 La lupa simple
      9. 2.8 Microscopios y telescopios
      10. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
    3. 3 Interferencias
      1. Introducción
      2. 3.1 Interferencia de doble rendija de Young
      3. 3.2 Matemáticas de la interferencia
      4. 3.3 Interferencias de rendijas múltiples
      5. 3.4 Interferencia de película delgada
      6. 3.5 El interferómetro de Michelson
      7. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    4. 4 Difracción
      1. Introducción
      2. 4.1 Difracción de una rendija
      3. 4.2 Intensidad en la difracción de una rendija
      4. 4.3 Difracción de doble rendija
      5. 4.4 Rejillas de difracción
      6. 4.5 Aberturas circulares y resolución
      7. 4.6 Difracción de rayos X
      8. 4.7 Holografía
      9. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
  3. Física moderna
    1. 5 Relatividad
      1. Introducción
      2. 5.1 Invariancia de las leyes físicas
      3. 5.2 Relatividad de la simultaneidad
      4. 5.3 Dilatación del tiempo
      5. 5.4 Contracción de longitud
      6. 5.5 La transformación de Lorentz
      7. 5.6 Transformación relativista de la velocidad
      8. 5.7 Efecto Doppler para la luz
      9. 5.8 Momento relativista
      10. 5.9 Energía relativista
      11. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
    2. 6 Fotones y ondas de materia
      1. Introducción
      2. 6.1 Radiación de cuerpo negro
      3. 6.2 Efecto fotoeléctrico
      4. 6.3 El efecto Compton
      5. 6.4 Modelo de Bohr del átomo de hidrógeno
      6. 6.5 Las ondas de materia de De Broglie
      7. 6.6 Dualidad onda-partícula
      8. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
    3. 7 Mecánica cuántica
      1. Introducción
      2. 7.1 Funciones de onda
      3. 7.2 El principio de incertidumbre de Heisenberg
      4. 7.3 La ecuación de Schrӧdinger
      5. 7.4 La partícula cuántica en una caja
      6. 7.5 El oscilador armónico cuántico
      7. 7.6 El efecto túnel de las partículas a través de las barreras de potencial
      8. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    4. 8 Estructura atómica
      1. Introducción
      2. 8.1 El átomo de hidrógeno
      3. 8.2 Momento dipolar magnético orbital del electrón
      4. 8.3 Espín del electrón
      5. 8.4 El principio de exclusión y la tabla periódica
      6. 8.5 Espectros atómicos y rayos X
      7. 8.6 Láseres
      8. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
    5. 9 Física de la materia condensada
      1. Introducción
      2. 9.1 Tipos de enlaces moleculares
      3. 9.2 Espectros moleculares
      4. 9.3 Enlaces en los sólidos cristalinos
      5. 9.4 Modelo de electrones libres de los metales
      6. 9.5 Teoría de bandas de los sólidos
      7. 9.6 Semiconductores y dopaje
      8. 9.7 Dispositivos semiconductores
      9. 9.8 Superconductividad
      10. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    6. 10 Física nuclear
      1. Introducción
      2. 10.1 Propiedades de los núcleos
      3. 10.2 Energía de enlace nuclear
      4. 10.3 Decaimiento radioactivo
      5. 10.4 Reacciones nucleares
      6. 10.5 Fisión
      7. 10.6 Fusión nuclear
      8. 10.7 Usos médicos y efectos biológicos de la radiación nuclear
      9. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    7. 11 Física de partículas y cosmología
      1. Introducción
      2. 11.1 Introducción a la física de partículas
      3. 11.2 Leyes de conservación de las partículas
      4. 11.3 Cuarks
      5. 11.4 Aceleradores y detectores de partículas
      6. 11.5 El modelo estándar
      7. 11.6 El Big Bang
      8. 11.7 Evolución del universo primigenio
      9. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
  4. A Unidades
  5. B Factores de conversión
  6. C Constantes fundamentales
  7. D Datos astronómicos
  8. E Fórmulas matemáticas
  9. F Química
  10. G El alfabeto griego
  11. Clave de Respuestas
    1. Capítulo 1
    2. Capítulo 2
    3. Capítulo 3
    4. Capítulo 4
    5. Capítulo 5
    6. Capítulo 6
    7. Capítulo 7
    8. Capítulo 8
    9. Capítulo 9
    10. Capítulo 10
    11. Capítulo 11
  12. Índice

Resumen

2.1 Imágenes formadas por espejos planos

  • Un espejo plano siempre forma una imagen virtual (detrás del espejo).
  • La imagen y el objeto están a la misma distancia de un espejo plano, el tamaño de la imagen es el mismo que el del objeto y la imagen está en posición vertical.

2.2 Espejos esféricos

  • Los espejos esféricos pueden ser cóncavos (convergentes) o convexos (divergentes).
  • La distancia focal de un espejo esférico es la mitad de su radio de curvatura f=R/2f=R/2.
  • La ecuación del espejo y el trazado de rayos permiten dar una descripción completa de una imagen formada por un espejo esférico.
  • La aberración esférica se produce en los espejos esféricos pero no en los parabólicos; la aberración comática se produce en ambos tipos de espejos.

2.3 Imágenes formadas por refracción

Esta sección explica cómo una interfase refractante única forma imágenes.

  • Cuando se observa un objeto a través de una interfase plana entre dos medios, entonces aparece a una distancia aparente hihi que difiere de la distancia real hoho: hi=(n2/n1)hohi=(n2/n1)ho.
  • Una imagen se forma por la refracción de la luz en una interfase esférica entre dos medios de índices de refracción n1n1 y n2n2.
  • La distancia de la imagen depende del radio de curvatura de la interfase, la ubicación del objeto y los índices de refracción de los medios.

2.4 Lentes delgadas

  • Existen dos tipos de lentes: convergentes y divergentes. Una lente que hace que los rayos de luz se curven hacia su eje óptico es una lente convergente y si los rayos de luz se alejan de su eje óptico es una lente divergente.
  • Para una lente convergente, el punto focal es el lugar donde los rayos de luz se cruzan (o convergen); para una lente divergente, el punto focal es el punto desde el que los rayos de luz parecen originarse (o divergen).
  • La distancia desde el centro de una lente delgada hasta su punto focal se denomina distancia focal f.
  • El trazado de rayos es una técnica geométrica para determinar las trayectorias que siguen los rayos de luz a través de lentes delgadas.
  • Una imagen real se puede proyectar en una pantalla.
  • Una imagen virtual no puede proyectarse en una pantalla.
  • Una lente convergente forma imágenes reales o virtuales, según la ubicación del objeto; una lente divergente solo forma imágenes virtuales.

2.5 El ojo

  • La formación de imágenes por parte del ojo se describe adecuadamente mediante la ecuación de lentes delgadas.
  • El ojo produce una imagen real en la retina ajustando su distancia focal en un proceso llamado acomodación.
  • La miopía es la incapacidad de ver objetos lejanos y se corrige con una lente divergente para reducir la potencia óptica del ojo.
  • La hipermetropía o hiperopía es la incapacidad de ver objetos cercanos y se corrige con una lente convergente para aumentar la potencia óptica del ojo.
  • En el caso de la miopía y la hipereropía, las lentes correctoras producen imágenes a distancias que se encuentran entre los puntos cercanos y lejanos de la persona, de modo que las imágenes pueden verse con claridad.

2.6 La cámara

  • Las cámaras utilizan combinaciones de objetivos para crear una imagen para la grabación.
  • La fotografía digital se basa en dispositivos de carga acoplada (CCD) que dividen una imagen en diminutos “pixeles” que pueden convertirse en señales electrónicas.

2.7 La lupa simple

  • Una lupa simple es una lente convergente y produce una imagen virtual aumentada de un objeto situado dentro de la distancia focal de la lente.
  • El aumento angular representa el aumento de una imagen creada por una lupa. Es igual a la relación entre el ángulo subtendido por la imagen y el subtendido por el objeto cuando este se observa sin lupa.
  • El aumento angular es mayor para las lentes de aumento con menor distancia focal.
  • Las lupas simples pueden producir hasta diez veces (10×10×) de aumento.

2.8 Microscopios y telescopios

  • Muchos dispositivos ópticos contienen más de una lente o espejo. Se analizan considerando cada elemento de forma secuencial. La imagen formada por la primera es el objeto de la segunda y así sucesivamente. Las mismas técnicas de trazado de rayos y de las lentes delgadas desarrolladas en las secciones anteriores se aplican a cada elemento de la lente.
  • El aumento global de un sistema de elementos múltiples es el producto de los aumentos lineales de sus elementos individuales por el aumento angular del ocular. Para un sistema de dos elementos con un objetivo y un ocular, este aumento es
    M=mobjMojo.M=mobjMojo.
    2.41
    donde mobjmobj es el aumento lineal del objetivo y MojoMojo es el aumento angular del ocular.
  • El microscopio es un sistema de elementos múltiples que contiene más de una lente o espejo. Nos permite ver detalles que no podríamos ver a simple vista. Tanto el ocular como el objetivo contribuyen al aumento. El aumento de un microscopio compuesto con la imagen en el infinito es
    Mneto=(16cm)(25cm)fobjfojo.Mneto=(16cm)(25cm)fobjfojo.
    2.42
    En esta ecuación, 16 cm es la distancia normalizada entre el punto focal del lado de la imagen de la lente del objetivo y el punto focal del lado del objeto del ocular, 25 cm es la distancia normal del punto cercano, fobjfobj y fojofojo son las distancias focales del objetivo y del ocular, respectivamente.
  • Se pueden hacer telescopios sencillos con dos lentes. Se utilizan para ver objetos a grandes distancias.
  • El aumento angular M de un telescopio viene dado por
    M=fobjfojo,M=fobjfojo,
    2.43
    donde fobjfobj y fojofojo son las distancias focales del objetivo y del ocular, respectivamente.
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