sábado, 11 de abril de 2015
Guía didáctica: La luz
Institución:
Docentes: Luis Fernando Posada M
Área: Ciencias naturales Grado: 11º
Asignatura: Física
Para realizar la siguiente actividad, es necesario tener los siguientes materiales: Una bombilla, una vela, fósforos, cartulina y algunos clavos, una linterna.
¿Cómo lo haremos?
Te has preguntado alguna vez ¿Por qué vemos los objetos? Ahora entra a un cuarto oscuro, tapa todos los orificios por donde pueda penetrar la luz. Observa. ¿Qué puedes decir?
Enciende una linterna dentro del cuarto oscuro y observa. ¿Qué puedes decir? Observa lo que pasa.
Sí proyectas la luz de una linterna contra un cuerpo cualquiera. ¿Qué pasará? ¿Existirá algún cambio en la linterna? ¿La luz se transformará? Experiméntalo y saca tus conclusiones
Ahora, ¿Qué puedes decir de la luz? ¿Por qué es tan importante?
¿Qué se está transportando con la luz?
Para realizar la siguiente actividad, se hará el siguiente procedimiento:
- Coge el papel cartulina y has orificios en cada una de ellas, utiliza los clavos. Alínealas de tal forma que quede una detrás de la otra.
- Ahora, enciende las velas y colócalas delante del papel cartulina, observa. ¿Qué puedes decir?
- Repite la experiencia pero con la bombilla, Observa lo que pasa. ¿Se producirá algún movimiento?
- Ubícate detrás de la cartulina, observa. ¿Qué pasa con la luz? ¿Por qué? Físicamente, ¿Qué puedes decir?
La luz es una radiación que se propaga en forma de ondas. Las ondas que se pueden propagar en el vacío se llaman ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS, por lo tanto la luz es una radiación electromagnética. ¿Será que la luz se puede propagar en otros medios?
La velocidad de la luz en el vacío no puede ser superada por la de ningún otro movimiento existente en la naturaleza. En cualquier otro medio, la velocidad de la luz es inferior.
La energía transportada por las ondas es proporcional a su frecuencia, de modo que cuanto mayor es la frecuencia de la onda, mayor es su energía.
¿Crees que la luz necesitará de un medio material para propagarse? ¿Por qué? Explica.
¿Cuál es la diferencia entre un movimiento ondulatorio y un movimiento normal? Explica tus razones.
¿Las ondas luminosas tendrán la misma velocidad en un medio material y en el vacío? ¿Son iguales? ¿Por qué?
Ahora completa tus conocimientos entrando en la siguiente infografía.
Para finalizar con el trabajo debes hacer un ensayo, mínimo de una hoja donde hables de los fenómenos luminosos que sufre una onda de LUZ.
Reseña histórica de la luz
El hombre inicialmente se preguntó ¿Porqué se ven los objetos que nos rodean? Algunos filósofos griegos, contestaron que la percepción de los objetos con los ojos era algo análoga hasta cierto punto, a la percepción por medio del tacto. Pero en la misma Grecia antigua también se expresó la opinión de que la luz procede de los cuerpos, los cuales fueron divididos en dos grandes clases:
· Los que emiten
luz, llamados fuentes de luz.
· Los que reflejan
luz, llamados reflectores.
Los griegos
también estudiaron las sombras producidas por los cuerpos opacos cuando se
interponían entre una fuente luminosa y
una superficie, concluyendo que la luz
se propaga en línea recta.
El principal
adelanto técnico de los griegos a la óptica se debe a Arquímedes,
quién utilizó espejos cóncavos para
concentrar los rayos solares y así poder quemar los barcos enemigos.
Si nos ubicamos
en la época medieval, los aportes a
la óptica se deben a los árabes,
esto se produjo como consecuencia de la medicina, siendo el tratamiento
quirúrgico de los males oculares la que produjo un interés mayor por su
estructura. Este conocimiento proporcionó a los árabes la primera comprensión
real de la dióptica (estudio de la
luz a través de materiales transparentes) y esto llevó a la creación de la
óptica moderna. El cristalino del ojo indicó el modo de utilizar las lentes de cristal para amplificar los
objetos.
Más adelante el Holandés Snell descubrió la ley correcta de la refracción, de la cual se apropió después Descartes para explicarla en función de partículas de luz en movimiento. Con la ley de Snell la óptica pareció convertirse en parte de la geometría y en principio teóricamente se hizo posible la construcción de los telescopios.
La naturaleza física de la luz ha sido uno de los grandes problemas de la ciencia. Desde la antigua Grecia se consideraba a la luz como algo de naturaleza corpuscular, eran corpúsculos los que formaban el rayo luminoso. Así explicaban fenómenos como la reflexión y refracción de la luz.
NEWTON en el siglo XVIII difundió esta idea, suponía que la luz estaba formada por corpúsculos lanzados a gran velocidad por los cuerpos emisores de la luz. Escribió un tratado de óptica en el que explico multitud de fenómenos que sufría la luz.
HUY GEN dice que la luz es una onda.
MAXWEL dice que la luz es una onda electromagnética que se propaga en el vació, por lo tanto las ondas luminosas son de naturaleza electromagnética.
Nos podemos preguntar entonces, ¿ Qué es la LUZ ?
Video uno:
Nos podemos preguntar entonces, ¿ Qué es la LUZ ?
Video uno:
Video dos: ¿Por qué el cielo es azul?
Vídeo tres:
La luz puede reflejarse cuando los rayos luminosos se encuentran con un cuerpo, es decir que rebotan en él, por ejemplo la luna puede verse gracias a la luz que se refleja, esta llega del sol.
Óptica
Vamos a estudiar el comportamiento de la luz cuando
incide en superficies reflectoras y
cuando penetra en sustancias refractoras.
Consideremos inicialmente que la luz es un medio
homogéneo, que se propaga en forma
rectilínea y su dirección de propagación estará dada por un rayo luminoso que será la forma geométrica que vamos a considerar en este
módulo.
El ángulo i formado por la onda incidente y la superficie
reflectora se llamará ángulo de
reflexión. Las leyes que se deben
cumplir en la reflexión de la luz son:
· Cuando la luz incide en una superficie reflectora, el ángulo de incidencia tiene la misma
medida que el ángulo de reflexión,
es decir:
· El rayo incidente, el rayo reflejado y la línea normal
se encuentran en el mismo plano.
Espejos
Llamaremos espejos a toda superficie reflectora capaz de producir
una imagen de cualquier objeto. Los espejos pueden ser planos
o esféricos.
Antes de definir las características de la imagen que se obtiene de un objeto
frente a un espejo plano, definamos
algunos términos que utilizaremos en nuestro estudio:
Campo del espejo Puntos del espacio por donde pasan los rayos que incidentes.
Imagen real Imagen que se obtiene en el campo del espejo.
Imagen virtual Imagen
que se obtiene en puntos diferentes al campo del espejo.
Ho Tamaño del objeto.
Hi Tamaño de la imagen.
do Distancia del objeto al espejo.
di Distancia
de la imagen al espejo.
Para obtener la imagen
de un objeto situado frente a un
espejo plano, se trazan rayos
luminosos que pasan por el objeto e
inciden en el espejo. Luego aplicamos la ley
de la reflexión y se trazan los
rayos reflejados de tal forma que el ángulo
de incidencia sea igual al ángulo
reflejado. En la siguiente gráfica
podemos observar la imagen que se forma frente a un espejo plano.
Se observa que los rayos reflejados divergen,
se alejan y no se van a cortar, en cambio las
prolongaciones de los rayos reflejados convergen,
van todas a un mismo punto, siendo el lugar donde se encuentra la IMAGEN.
Para obtener la imagen de un objeto en un espejo plano se trazan dos rayos luminosos que pasen por el objeto e incidan en el espejo, al prolongar los rayos reflejados, estos se interceptan en un punto, siendo el lugar donde se encuentra la imagen.
Veamos un resumen de la reflexión de la luz y los espejos planos
Los espejos esféricos se obtienen al
sacar de una esfera un casquete esférico,
este casquete tiene dos superficies
llamadas cóncava y convexa. Los
espejos esféricos pueden ser cóncavos y
convexos.
Espejo cóncavo
Espejo convexo
Espejos cóncavos
Son todos aquellos espejos esféricos cuya superficie reflectora es la parte interior del espejo.
Espejos
convexos
Son todos aquellos espejos esféricos cuya superficie reflectora es la parte exterior del espejo.
Para analizar los espejos esféricos necesitamos definir
algunos términos de uso común:
Centro de curvatura (c) Punto del espacio equidistante
de todos los otros puntos.
Radio de curvatura (r) Distancia del centro de curvatura al espejo.
Vértice del espejo (v) Punto medio del espejo.
Eje principal Recta que pasa por el centro de
curvatura y el vértice.
Plano focal Plano perpendicular al eje principal.
Foco (f) Punto de intersección del plano focal
y el eje principal.
Distancia focal Distancia que hay desde el foco hasta el vértice del espejo.
Reflexión en los espejos esféricos
Las leyes de la
reflexión se cumplen en cualquier
tipo de superficie, por lo tanto se cumplen también en los espejos
esféricos. La imagen que se obtiene de un objeto situado frente a un espejo
esférico se logra de la misma forma que se hizo para el espejo plano.
En la anterior figura
podemos observar que los dos rayos reflejados se interceptan
en el campo del espejo, en dicho
punto se encuentra la IMAGEN, la
cual llamaremos IMAGEN REAL.
En la siguiente
figura podemos observar que los dos rayos reflejados no se
interceptan (divergen) en el campo del espejo, pero sus
prolongaciones si lo hacen en forma similar al espejo plano, estas prolongaciones se interceptan en un
punto que es donde se encuentra la
IMAGEN, la cual llamaremos IMAGEN VIRTUAL.
Espejo plano: Animación Espejos planos II Espejos esféricos: Animación Espejo esférico II Espejo esférico III Espejos y lentes
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