Óptica y luz
La óptica de la PAU valenciana incluye dos frentes: la óptica geométrica (refracción, ángulo límite, lentes delgadas y espejos) y la óptica ondulatoria (interferencia de Young, redes de difracción y polarización). Es habitual un problema de formación de imágenes con cálculo de aumento y una cuestión sobre interferencias o fibra óptica.
Óptica geométrica
- Índice n = c/v; ley de Snell: n₁·senθ₁ = n₂·senθ₂. Frecuencia constante; cambian v y λ.
- Ángulo límite: senθ_c = n₂/n₁, solo si n₁ > n₂ (reflexión total interna).
- Lente delgada: 1/s' − 1/s = 1/f, con s < 0 para objeto real (criterio de signos que conviene declarar). Aumento lateral m = s'/s.
- Convergente: f > 0, puede dar imagen real (s' > 0, invertida) o virtual (lupa). Divergente: f < 0, imagen siempre virtual, derecha y menor para objeto real.
- Potencia en dioptrías: P = 1/f (con f en metros).
- Espejo esférico: 1/s' + 1/s = 1/f, con f = R/2; cóncavo f < 0 en el criterio habitual, convexo f > 0.
Óptica ondulatoria
- Doble rendija de Young: máximo si d·senθ = nλ; mínimo si d·senθ = (n + ½)λ. Para θ pequeño, Δy = λD/d.
- Red de difracción: d·senθ = nλ, con d = 1/N (N líneas por metro).
- Polarización por reflexión: ángulo de Brewster tanθ_B = n₂/n₁; reflejado y refractado perpendiculares.
- Dispersión: n disminuye al aumentar λ, por eso el violeta se desvía más que el rojo en un prisma.
Ejemplo resuelto
Objeto a 30 cm de una lente convergente de f = 10 cm. Con s = −30 cm:
1/s' = 1/f + 1/s = 1/10 + (−1/30) = 3/30 − 1/30 = 2/30 → s' = +15 cm.
La imagen es real (se forma detrás de la lente, s' > 0), invertida y de tamaño m = s'/s = 15/(−30) = −0,5, es decir, la mitad y con orientación contraria.
Errores que cuestan nota
- Mezclar criterios de signos a mitad del problema (el más habitual: signo de s').
- Aplicar el ángulo límite cuando la luz pasa de menos a más denso (no existe reflexión total).
- Creer que la frecuencia cambia al refractar o que f cambia con el medio.
- Interpretar m negativo como "imagen menor" en lugar de invertida.
- En Young, olvidar que la separación de franjas crece con λ y con D, y decrece con d.
- Predecir imágenes reales con lentes divergentes a partir de objetos reales.