A través del estudio de la óptica, podemos comprender mejor lo conceptos de refracción, reflexión, las ondas de luz, etc. Ello nos ayudara a utilizar estos conceptos, para entender como la energía solar es aprovechada y ser utilizada para maximizar la fuente renovable que es.
¿Qué debo de saber para entender el tema relacionado a óptica?
Antes de hablar del tema de óptica en sí, debemos de conocer un concepto no menos importante y nos referimos a la onda.
Ondas
La energía solar se propaga e incide sobre los diversos tipos de captadores mediante ondas de luz.
Una onda es un fenómeno físico que describe el característico comportamiento oscilante de algunas magnitudes. Existen muchos tipos de ondas: de sonido, ondas de superficie en los líquidos, ondas sísmicas, ondas de luz, etc.
Nos interesan en especial las ondas electromagnéticas, entre las cuales se encuentra la luz. Estás no necesitan ningún medio material para propagarse, su velocidad, c, en el vacío vale aproximadamente 3 x 10^8 m/s.
Las ondas electromagnéticas se distinguen por su frecuencia, f, que representa el número de veces por segundo que oscila el campo electromagnético que define la onda.
La frecuencia se mide en hertz (Hz), en honor a Heinrich Rudolf Hertz. La dimensión de hertz es el recíproco del tiempo y, por tanto, en el Sistema Internacional, 1 Hz = 1s^-1. La longitud de onda, λ, es simplemente el cociente entre c y f.
λ = c/f
Cuánto mayor es el número de oscilaciones o vibraciones por segundo que la onda electromagnética produce, mayor será la Energía y el poder de penetración de la misma.
Longitudes de onda literalmente menores de 4300 Ȧ ya no son visibles, y constituyen la región del ultravioleta. Análogamente, longitudes un poco mayores de 6900 Ȧ forman la región de los infrarrojos.
1 Ȧ = 1 angstrom = 10^-10 metros.
La luz se utiliza para designar, no solamente la región de ondas electromagnéticas que puede percibir el ojo humano, sino también las zonas adyacentes ultravioletas e infrarrojas, ya que estás juegan un importante papel en el aprovechamiento de la energía solar.
Óptica
¿Qué es la óptica?
Es el estudio de la luz, en su sentido más amplio. Nos interesa en particular el estudio de la energía solar, las ondas de luz desde el punto de vista geométrico.
Aspecto geométrico en la óptica.
En este punto se debe de comprender el concepto de rayo, qué es la representación geométrica que define la dirección del haz de ondas.
El rayo es paralelo a la dirección de propagación y perpendicular a los frentes de onda. A menudo, resulta conveniente suponer que la onda que se propaga en una dirección determinada está representada por una sola línea, llamada rayo.
Los rayos siguen siempre trayectorias rectas, excepto cuando se encuentran con una superficie de separación entre dos medios, Como por ejemplo, la superficie del agua o de un vidrio, en cuyo caso sufren una desviación brusca de su dirección.
En general, al pasar de un medio a otro, el rayo sufre una reflexión, una refracción o ambas cosas a la vez.
En el fenómeno de la refracción el rayo logra atravesar la superficie de separación de ambos medios, penetrando en el segundo medio y sufriendo una desviación más o menos acusada de su dirección.
Esta desviación, depende del índice de refracción, n, de las sustancias o medios atravesados por el rayo. Por ejemplo, para un vidrio típico, n = 1.52.
En las aplicaciones de la energía solar tiene interés el estudio de la reflexión como fenómeno que se da cuando el rayo rebota en la superficie sobre la cual incide, haciéndolo siempre con un ángulo de salida (ángulo de reflexión) con respecto a la normal (recta perpendicular a la superficie) igual al ángulo de incidencia.
Las leyes geométricas de la reflexión y la refracción nos permite construir espejos y lentes capaces de desviar los rayos y dirigirlos hacia dónde nos interese.
[…] Absorción, reflexión y transmisión. […]