3: Óptica Geométrica

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Como se mostró anteriormente, cuando una onda plana incide sobre una abertura que tiene dimensiones mucho mayores que la longitud de onda de la onda, los efectos de difracción son mínimos y un segmento de la onda plana pasa a través de la abertura esencialmente inalterado. Este segmento de onda plana puede pensarse como un paquete de ondas, llamado haz o rayo, que consiste en una superposición de vectores de onda muy cercanos en dirección y magnitud al vector de onda central del paquete de ondas. En la mayoría de los casos el rayo simplemente se mueve en la dirección definida por el vector de onda central, es decir, normal a la orientación de los frentes de onda. Sin embargo, esto no es cierto cuando el medio a través del cual se propaga la luz es ópticamente anisotrópico, es decir, la luz que viaja en diferentes direcciones se mueve a diferentes velocidades de fase. Un ejemplo de tal medio es un cristal de calcita. En el caso anisotrópico, la orientación del rayo se puede determinar una vez que se conoce la relación de dispersión para las ondas en cuestión, utilizando las técnicas desarrolladas en el capítulo anterior.

Si la luz se mueve a través de algún aparato en el que todas las aberturas son mucho mayores en dimensión que la longitud de onda de la luz, entonces podemos usar la regla anterior para seguir los rayos de luz a través del aparato. A esto se le llama aproximación óptica geométrica.

Miniaturas: Rayos reflejados por un espejo esférico convexo: Los rayos de luz incidentes paralelos al eje óptico se reflejan desde un espejo esférico convexo y parecen originarse a partir de un punto focal bien definido a distancia focal f en el lado opuesto del espejo. El punto focal es virtual porque no pasan rayos reales a través de él. (CC BY 4.0; OpenStax)