Luz y Óptica: Naturaleza de la luz y leyes fundamentales

30 tarjetas de estudio en formato pregunta-respuesta que cubren teorías históricas de la luz, espectro electromagnético, parámetros de onda y efecto fotoeléctrico.

¿Qué fenómenos ópticos intervienen en la formación de un arco iris?

Reflexión, refracción y dispersión de la luz.

¿En qué consiste la hipótesis corpuscular de la luz propuesta por Isaac Newton?

Describe la luz como un flujo de diminutas partículas (corpúsculos) emitidas en línea recta y a gran velocidad que obedecen las leyes de la mecánica.

Según la teoría corpuscular, ¿cómo se explica la transparencia y opacidad de los cuerpos?

Los corpúsculos atraviesan materiales transparentes pero rebotan en los opacos, impidiendo ver a través de ellos.

¿Qué postula la teoría ondulatoria de Christian Huygens sobre la luz?

Que la luz está formada por ondas que se propagan en un medio llamado éter y presentan fenómenos típicos de onda como reflexión y refracción.

¿Qué establece el Principio de Huygens?

Cada punto de un frente de onda actúa como fuente de ondas secundarias; la envolvente de estas ondas forma el nuevo frente de onda.

¿Qué aportó James Clerk Maxwell a la comprensión de la luz?

Demostró que la luz es una onda electromagnética compuesta por campos eléctricos y magnéticos oscilantes que se propaga en el vacío a 3×10^8 m/s.

¿Qué relación expresa la ecuación c = λ·f?

La velocidad de la luz (c) es igual al producto de su longitud de onda (λ) y su frecuencia (f).

Si la velocidad de una onda disminuye manteniendo λ constante, ¿qué sucede con la frecuencia?

La frecuencia disminuye proporcionalmente.

¿Qué experimento refutó la existencia del éter como medio de propagación?

El experimento de Michelson y Morley.

¿Cuáles son los límites del espectro visible humano en longitud de onda y frecuencia?

Aproximadamente de 400 nm (7,5×10^14 Hz) a 750 nm (4×10^14 Hz).

Enumera las principales regiones del espectro electromagnético de mayor a menor longitud de onda.

Ondas de radio, microondas, infrarrojo, luz visible, ultravioleta, rayos X y rayos gamma.

Menciona una aplicación típica de las ondas de radio.

Comunicaciones como radio AM/FM, televisión o telefonía celular.

¿Para qué se emplean comúnmente las microondas?

Sistemas de radar, hornos microondas y estudios de la materia a nivel atómico.

¿Qué hace útiles a los rayos X en medicina diagnóstica?

Su gran capacidad de penetración y la absorción diferencial por huesos y tejidos densos.

¿Por qué los rayos gamma pueden ser nocivos y a la vez útiles?

Su alta energía puede dañar tejidos, pero se aprovecha para el tratamiento del cáncer.

¿Qué es el efecto fotoeléctrico?

Emisión de electrones desde la superficie de un metal al incidir luz de frecuencia suficiente.

¿Quién descubrió el efecto fotoeléctrico y en qué año?

Heinrich Hertz en 1887.

En el efecto fotoeléctrico, ¿qué ocurre con la energía de un fotón incidente?

Se absorbe completamente por un electrón para superar la función trabajo y darle energía cinética.

Formula la expresión de la energía cinética del fotoelectrón según Einstein.

E_k = h·ν − w

¿De qué depende la energía cinética máxima (Ekmax) de los fotoelectrones?

De la frecuencia de la luz incidente y de la función trabajo del metal, no de la intensidad.

¿Qué es la función trabajo (w₀)?

La energía mínima necesaria para extraer un electrón de un metal.

¿Qué indica la frecuencia de corte (ν₀) en el efecto fotoeléctrico?

La frecuencia mínima de radiación a partir de la cual se emiten electrones; por debajo de ella el efecto no ocurre.

¿Cómo se relacionan la intensidad de la luz y la corriente fotoeléctrica?

La corriente es proporcional a la intensidad (número de fotones), pero la energía de cada fotoelectrón permanece constante.

¿Qué unidad mide la frecuencia de una onda y a qué equivale?

El hercio (Hz), que equivale a un ciclo u oscilación por segundo.

Define longitud de onda.

Distancia entre dos crestas consecutivas, dos valles consecutivos o puntos equivalentes de una onda.

¿Cuál es el valor aceptado de la velocidad de la luz en el vacío?

3,0 × 10^8 metros por segundo.

¿Qué fenómenos de la luz se estudian para explicar la formación del arco iris?

Reflexión, refracción y dispersión.

¿Cómo explica Huygens la disminución de la velocidad de la luz al entrar en el agua?

Al considerarla una onda, cambia de velocidad según el medio; en el agua disminuye, provocando refracción.

¿Qué radiaciones electromagnéticas se clasifican como no ionizantes?

Ondas de radio, microondas, infrarrojo y luz visible.

¿Qué parámetro diferencia los colores dentro de la luz visible?

La frecuencia (o, de forma equivalente, la longitud de onda) de la luz.