2° b433 33ysehizolaluz

I. REFERENTE PROGRAMÁTICO

Aprendizajes esperados Secuencia 1 Secuencia 2 • Diseña experimentos sobre reflexión y

refracción de la luz e interpreta los resultados obtenidos con base en el comportamiento de las ondas.

• Explica cómo las ondas electromagnéticas, en particular la luz, se reflejan y cambian de velocidad al viajar por medios distintos.

• Explica el origen de las ondas electromagnéticas con base en el modelo del átomo.

• Describe algunas de las características de las ondas electromagnéticas.

• Relaciona las propiedades de las ondas electromagnéticas con la energía que transportan.

• Reconoce algunos tipos de radiación electromagnética que tienen importantes implicaciones tecnológicas.

• Asocia los colores de la luz con la frecuencia, longitud de onda y energía de las ondas electromagnéticas.

• Describe la luz blanca como superposición de ondas.

• Explica cómo las ondas electromagnéticas, en particular la luz, se reflejan y cambian de velocidad al viajar por medios distintos.

• Explica la refracción de la luz en un prisma y en la formación del arco iris.

SECUENCIAS DIDÁCTICAS ¡Y se hizo la luz! Las ondas electromagnéticas

Tema

Subtema

Bloque IV. Manifestaciones de la estructura interna de la materia.

3. Los fenómenos electromagnéticos.

3.3 ¡Y se hizo la luz¡ Las ondas electromagnéticas Experiencias alrededor de la luz. Reflexión y refracción Emisión de ondas electromagnéticas Espectro luminoso La luz como onda electromagnética Propagación de las ondas electromagnéticas El arco iris

Para el desarrollo de este subtema se proponen dos secuencias: La primera relativa a las propiedades de la luz, la reflexión y refracción, que permiten relacionarlas con el comportamiento de onda. La segunda refiere el color, lo cual permite relacionar la luz como onda electromagnética. En ambos casos se recurre a la actividad experimental como un punto de partida que permita aborda restos temas a partir de las percepciones de los alumnos sobre dichos fenómenos, así como al uso de software computacional y videos para facilitar el acercamiento a los conceptos abstractos. II. ANTECEDENTES/IDEAS PREVIAS La descripción y representación de las ondas, tratado en el bloque I, subtema1.3 Un tipo particular de movimiento: el movimiento ondulatorio, son antecedentes indispensables para relacionar algunas características de la luz con un movimiento ondulatorio. Por otra parte, lo que la investigación educativa reporta acerca de la luz, es que la visión científica de la luz no parece ser común entre los alumnos, 1 en particular:

• La mayoría de los niños de 10 y 11 años concibe la luz como una fuente (como en un foco), un efecto (como en una mancha de luz) o un estado (como el brillo). No reconocen a la luz como una entidad física que existe en el espacio entre la fuente y el efecto que producía.

• A los 13 y 14 años muchos estudiantes reconocen a la luz como una entidad, utilizando la mayoría esta noción para explicar las sombras, pero sólo donde la luz era lo suficientemente intensa como para producir en algún punto de su camino efectos perceptibles.

Las ideas con respecto a la descomposición de la luz blanca y el color son:

• Pocos alumnos relacionan la frecuencia de la luz con el color. • La luz blanca se transforma de alguna manera. • Hay un mecanismo de tinción, debido al filtro que se le coloque. • El color es una propiedad del objeto. • Nuestros ojos ven el color del objeto en lugar del color de la luz reflejada.

1 Driver, Rosalind et al. (2000) , “Capítulo 17. La luz”, en Dando sentido a la ciencia en secundaria. Investigaciones sobre las ideas de los niños, México, Visor/SEP (Biblioteca para la actualización del maestro), p. 169 – 173.

III. ESTRUCTURA DE LA SECUENCIA 1. ¡Vemos la luz!

Evaluación Momento

Propósitos Nivel Actividades Tipo/Productos Criterios

INICIO

Identificar el propósito de la secuencia. Explorar y hacer explícitas las ideas de los estudiantes acerca de los modelos..

Cualitativo Actividad 1. Efectos luminosos. Observación de algunos casos cercanos relacionados con la refracción y la reflexión, por ejemplo, reflejo de una imagen en el agua, deformación de los objetos vistos a través del agua). Análisis de un caso hipotético acerca de lo que ocurre con la luz en una habitación oscura al incidir en un espejo, una superficie blanca y una negra.

Eval. Diagnóstica Elaboración individual de lo que sucede con la luz, mediante un dibujo y textos breves.

Identificación de las concepciones de los alumno: - Solamente hay luz en la

fuente que la produce. - Los objetos no luminosos

reflejan o no la luz. - La luz sale, cruza, rebota,

etcétera.

D E S A R R O L L O

Analizar, mediante la experimentación, el comportamiento de la luz y utilizar un modelo para explicar algunas características identificadas.

Cualitativo Actividad 2 Rayos luminosos. Análisis de algunas características de la luz, mediante el experimento de la trayectoria de la luz en una cámara oscura. Actividad 3. La luz viajera. Diseño de experimentos: - confrontar las ideas

expresadas en el caso hipotético planteado en la actividad 1.

- Identificar la trayectoria de la luz en un espejo.-

Análisis de la reflexión en un software computacional. Actividad 4. ¿Deformación? Análisis de casos de refracción, mediante experimentos (“La moneda en el agua”,” Del aire al agua”), esquemas, textos y consulta de software interactivos (página de internet y ejercicio Refracción de ECAMM)

Evaluación formativa. Obtención de conclusiones Diseño de experimentos Interpretación de la reflexión y la refracción en esquemas.

En la obtención de conclusiones, que los alumnos empleen: -Evidencias obtenidas en la experimentación. - Argumentos lógicos. En el diseño de experimentos, definir: - La hipótesis/ supuestos. - Variables. - Procedimientos y su

relación con la comprobación de la hipótesis.

- Prever el registro de datos. En los esquemas identificar: - las líneas que representan la

normal, los rayos de incidencia, reflexión, refracción, as como sus ángulos correspondientes.

- En qué caso hay reflexión y cómo es la trayectoria del rayo de que se refleja.

- En qué caso hay refracción y cómo es la trayectoria del rayo que se refracta..

- Los rayos de luz como frentes de onda.

CIERRE

Evaluar lo aprendido Explicar la reflexión y la refracción.

Cualitativo Actividad 4. ¿Cómo es la luz?. Explicación de la reflexión y refracción de la luz, mediante la interpretación de esquemas. Elaboración de un texto individual acerca de las características de la luz.

Eval. Formativa y final 1. Análisis de ejemplos. 2. Texto individual

.En los esquemas, lo señalado anteriormente. En el texto expresar como propiedades de la luz: La reflexión y refracción - Se desplaza: se propaga en

línea recta con cierta velocidad

- Se comporta como onda, que se refleja y refracta

- Cambia su velocidad al pasar de un medio a otro.

III. ACTIVIDADES SUGERIDAS SECUENCIA 1. ¡Vemos la luz! Tiempo total estimado: 350 minutos Orientaciones para el docente: Se sugiere partir de las experiencias de los alumnos y describir los cambios de fenómenos asociados con la luz, con la intención de emplear herramientas para la representación. De igual manera, se propone el trabajo con las actividades prácticas para dar oportunidad al alumno de expresar sus explicaciones, con lo que el docente identifique ideas previas a considerar en la enseñanza. A continuación se plantean algunas ideas previas que pueden alertar al docente sobre las concepciones de los alumnos e identificar el sentido de las actividades propuestas en esta sesión: Los alumnos que conciben la luz como una entidad distinta de su fuente, ubicada en el espacio, tienen la posibilidad de interpretar las sombras y la reflexión; sin embargo, se han identificado algunas limitaciones de esta concepción2:

• -Cuando los objetos no son luminosos en sí mismos, no se tiene bien establecida la noción de que los objetos reflejan la luz.

• No aceptan explícitamente el movimiento de la luz; a menudo los niños hablan de la luz como si fuera una entidad en movimiento (sale, cruza, rebota, etc.), pero no manifiestan explícitamente el tiempo de propagación, salvo a veces, en el caso de grandes distancia.

Actividad 1. Efectos luminosos Tiempo estimado: 50 minutos

• Se sugiere iniciar la secuencia propiciando el intercambio de ideas y comentarios con los alumnos, con respecto al tema de la secuencia y los aprendizajes esperados. • Partir de situaciones conocidas para los alumnos, por ejemplo, observar el reflejo de una imagen provocado por una superficie de agua, si es posible, en un ambiente natural, de lo contrario analizar algunas fotografías. La intención es la de identificar las explicaciones de los alumnos con respecto a la reflexión y refracción de la luz. Se proponen ejemplos de algunas situaciones o fotografías en el Anexo 1. • Llevar a cabo una lluvia de ideas para que los alumnos expresen sus observaciones e ideas; considerar la observación y descripción de: - Las imágenes reflejadas (dónde se forman, tamaño, deformación). ¿Cómo son las imágenes que se forman?, ¿por qué se forman? - Las imágenes observadas a través del agua (deformación, tamaño, diferencias y semejanzas con los objetos reales) ¿Cómo se ven los objetos que se encuentran en el agua?, ¿a qué se debo esto?, ¿qué semejanzas y diferencias tienen con los objetos reales? • Plantear a los alumnos una situación hipotética: para identificar sus s ideas con respecto a la reflexión de la luz: Si estuviéramos en una habitación oscura con un linterna en una pared o una pequeña ventana, qué hace la luz desde que se enciende la linterna, si en un una pared hay:

- un espejo - una pared de color claro. - una pared negra

• Solicitar a los alumnos que, en una cartulina o en una hoja:

- Describan lo que sucede en los casos anteriores, mediante un dibujo y textos breves, en los cuáles 2 Rosalind Driver, Edith Guesne y Andrée Tiberghien (1996). Ideas científicas en la infancia y la adolescencia, 3ª. Edición, Madrid, Morata, págs. 55 –59.

se describa la luz y la interacción con los objetos. ¿Se mueve la luz?, ¿en línea recta?, ¿con velocidad constante o variable?, ¿qué trayectoria sigue?

- Anoten las características o propiedades de la luz. - En plenaria, comparar los dibujos elaborados e intercambiar ideas con respecto a semejanzas y

diferencias encontradas en sus representaciones. Identificar algunas características de la luz: ¿cómo es?, ¿qué efectos produce?

Actividad 2. Rayos luminosos Tiempo estimado: 50 minutos

• Comentar a los alumnos que realizarán un experimento para identificar las características de la luz. • Organizar al grupo en equipos para realizar la actividad práctica: Cámara oscura (Anexo 2). Posteriormente, comparar las respuestas planteadas en la actividad y discutir lo siguiente:

- ¿Cómo es la imagen? Descripción: tamaño y sentido. - ¿A qué se debe que la imagen se vea de cabeza? Explicación de la imagen formada con base en la

dirección de la luz emitida por la llama; considerar las ideas enunciadas por los alumnos como un modelo, por ejemplo, pueden suponer que la luz emite partículas que viajan en línea recta (modelo corpuscular).

En la discusión, diferenciar la luz, de la fuente (llama de la vela); identificar las ventajas de representar la luz en forma de líneas o rayos (línea recta). • Obtener conclusiones con respecto a la luz. Particularmente orientar las opiniones de los alumnos hacia caracterizar la luz como:

- Entidad física separada de su fuente. - Viaja en trayectoria recta. - Puede reflejarse y refractarse. - Produce efectos: permite ver los objetos, forma imágenes y sombras.

• Comentar las semejanzas y diferencias de la cámara elaborada con la cámara fotográfica y el ojo humano. • Comentar con los alumnos el modelo de luz que se ha utilizado hasta el momento y la utilidad del mismo (modelo corpuscular de la luz).

Actividad 3. La luz viajera Tiempo estimado: 100 minutos

• Organizar al grupo en equipos; pedir a los alumnos que diseñen una actividad para verificar los supuestos señalados para la situación hipotética analizada en la Actividad 1. • Comparar resultados y confrontar sus explicaciones con los resultados. Con base en los resultados, discutir en el grupo lo siguiente:

- ¿Qué percibimos cuando la luz se refleja en los objetos? - ¿Qué quiere decir la “luz se refleja”? - ¿Por qué vemos los objetos? - ¿Qué objetos reflejan la luz? - ¿Cómo se identifica que un objeto refleja la luz? - ¿Qué percibimos cuando los objetos no reflejan la luz?

• Con la participación de todo el grupo, diseñar un experimento para identificar cuál es el comportamiento de la luz en un espejo. Discutir la forma de identificar la dirección de la luz con mayor precisión, comentar:

- qué materiales se requieren. - qué condiciones son necesarias. - cómo describir la luz reflejada. Identificar referentes: rayo incidente, rayo reflejado y normal.

• Realizar el experimento, describir la trayectoria de la luz al reflejarse. Reflexionar acera del uso del modelo corpuscular de la luz para explicar este fenómeno. Corroborar la explicación del fenómeno. • Comentar y discutir los resultados; considerar los siguientes cuestionamientos:

- ¿Cuál es la ventaja de representar a la luz en forma de rayo? - ¿Qué representa cada rayo de luz? - ¿Cómo se representa un rayo de luz?, ¿tienen dirección y velocidad?

• Obtener conclusiones con respecto a la utilidad de utilizar el modelo de los rayos de luz parar describir el comportamiento de la luz. Identificar ángulos de los rayos incidentes y reflejados. • Se sugiere aprovechar software computacional para analizar el fenómeno de la reflexión de la luz. Por ejemplo, revisar las secciones “Reflexión. Conceptos Básicos y “Reflexión. Leyes” en la página: http://web.educastur.princast.es/ies/juananto/FisyQ/MovOnd/index.htm. Realizar las actividades señaladas en la sección “Laboratorio II (reflexión)”; con base en la información de la página electrónica, en forma individual o en binas, representar un rayo de luz reflejado, indicando el rayo incidente, el rayo reflejado, la normal, el ángulo de incidencia y de reflexión. Si no es posible acceder a este material, se sugiere analizar esquemas con diversos casos (Anexo 3) • Con la participación de todo el grupo, discutir:

- El efecto de la luz que incide en una superficie pulida y en otra con irregularidades, por ejemplo, en el primer experimento propuesto en esta actividad; identificar en qué casos hay difusión de la luz.

- Situaciones del entorno en las que identifiquen la reflexión de la luz. - ¿Qué pasaría si un objeto no refleja la luz? - ¿Qué semejanzas identificas acerca de la reflexión de la luz con la reflexión del sonido?

• Obtener conclusiones con respecto a las propiedades de la luz; en forma individual, revisar las ideas que anotaron en la actividad anterior y modificarlas, si lo consideran necesario. • Organizados en equipo, relacionar las propiedades de la luz revisadas en alguna situación, por ejemplo:

- La luz de luna. - Las fases de la luna. - El deslumbramiento de la luz de un foco.

• Proponer una investigación bibliográfica para dar respuesta a las siguientes cuestiones: - ¿Qué será más veloz, la luz o el sonido? - ¿Cuál es la velocidad de la luz? - ¿Cuánto tiempo tarda la luz del Sol en llegar a la Tierra?

Actividad 4. ¿Deformación? Tiempo estimado: 100 minutos

• Comentar con los alumnos cómo se ven las personas o los objetos que están sumergidos en el agua. Cuestionar a qué se deben estas imágenes. Utilizar el modelo corpuscular de la luz para explicarlo. • Realizar la actividad práctica: La moneda en el agua (Anexo 4) • Con la participación de todos los alumnos del grupo, comentar lo que observaron en la actividad práctica. Guiar la discusión considerando que la luz viaja en línea recta y cómo se afecta al pasar el agua. • Revisar la actividad práctica: Del aire al agua (Anexo 5); proponer explicaciones con respecto a la trayectoria de la luz que emite la lámpara al reflejarse en el espejo. • Organizados en equipo, realizar el experimento; observar y describir la trayectoria de la luz en cada medio. • En plenaria, comparar los resultados y respuestas de las preguntas planteadas en la actividad. Analizar el cambio en la dirección de la luz; relacionarlo con la refracción. Identificar los elementos de la representación que son útiles para describir la refracción: rayo incidente, rayo refractado, ángulo de incidencia, ángulo de refracción, normal. • Leer y comentar el texto Refracción (Anexo 6). Comentar las analogías propuestas:

- Con qué se compara la trayectoria de la luz. - Con qué se compara el cambio de la velocidad de la luz en el texto. - En el ejemplo del texto, ¿a qué se debe el cambio de velocidad de las ruedas? - ¿Cuál es la semejanza de la trayectoria de la luz y la trayectoria de las ruedas del ejemplo del

texto? • Con la participación de todo el grupo proponer una definición de refracción. • Analizar y explicar con base en la refracción, la apariencia de las imágenes (tamaño y distancia) de objetos que se encuentran en el agua y que son observados fuera de ella, por ejemplo el caso de la moneda en el agua, o de un objeto en una alberca o estanque. • Analizar algunos esquemas para identificar la trayectoria de la luz al refractarse. Se sugiere consultar las secciones “Refracción. Conceptos Básicos” y “Leyes. Refracción”, en la página:

http://web.educastur.princast.es/ies/juananto/FisyQ/MovOnd/index.htm. Realizar las actividades del Laboratorio III (Refracción): solicitar a los alumnos:

- Identificar un caso de refracción con los elementos que lo describen (rayos incidente y refractado, normal, ángulos de incidencia y refracción)

- Probar con casos en los que el rayo incidente se produce en el aire (medio de menor índice de refracción)

- Trabajar con casos en los que los rayos que inciden se produce en el agua (medio de mayor índice de refracción).

Si no es posible acceder a este material, se sugiere analizar los esquemas presentados en el anexo 7. • Con base en los ejemplos identificados por los alumnos, analizar:

- ¿Qué ocurre con la trayectoria de la luz al pasar por dos medios transparentes por ejemplo, aire y agua?

- ¿Qué ocurre cuando el rayo que incide es perpendicular a la superficie del agua? - ¿En qué caso no se produce refracción y el rayo se refleja?

• Como una actividad complementaria se sugiere realizar la actividad “Refracción” de ECAMM3 Esta actividad se compone de un ejercicio de lápiz y papel llamado “Refracción” (Anexo 8) que se complementa con el Trabajo en computadora, el cual es un archivo de excel que permite variar los ángulos de incidencia e índices de refracción y obtener el ángulo de refracción respectivo. • Discutir el comportamiento de la luz. Pedir a los alumnos que expliquen cómo debe ser la luz que se comporta de esta manera. • En la discusión analizar:

- El modelo corpuscular: “Si la luz contiene partículas diminutas que viajan en línea recta, qué pasaría con ellas al cambiar de medio, por ejemplo, al entrar en el agua (formada también de partículas).

- Hacer una comparación de la reflexión y refracción de la luz con lo que sucede con el sonido y comentar cómo se propaga el sonido: por medio de ondas. Analizar la relación de la reflexión y la refracción con el comportamiento de las ondas:

- Qué ocurre con la luz al reflejarse. Qué ocurre con la luz al refractarse. - Los rayos como frentes de ondas.

• Con base en la discusión, elaborar, en equipo conclusiones con respecto a la refracción. Comparar el modelo corpuscular de la luz y el de las ondas para elaborar las conclusiones.

Actividad 5. ¿Cómo es la luz? Tiempo estimado: 50 minutos

• Organizados en equipo, explicar los siguientes casos: : a) La formación de una imagen en una lupa como la siguiente, relacionándola con el siguiente

esquema:

b) Esquema de la formación de una imagen en el ojo humano.

3 Currículo en línea (http://www.reformasecundaria.sep.gob.mx/ciencia_tecnologia/index.html ), programa de Ciencias II, sección Recursos didácticos.

• Ambos ejercicios permiten que los alumnos identifiquen: que la luz viaja en línea recta, la interpretación de la representación de la luz, mediante líneas para identificar la reflexión de la luz, la desviación de los rayos al cambiar de medio (en la lupa o cristalino y líquidos del ojo), la formación de imágenes en un punto determinado, la formación de imágenes invertidas debido al cambio de la trayectoria de la luz al pasar por la lupa y estructuras del ojo). En el ejemplo del ojo, es necesario precisar a los alumnos que el ojo capta las imágenes invertidas, pero que el cerebro las interpreta en forma “derecha”. • En forma individual, elaborar un texto breve que explique ¿qué características tiene la luz? .

III. ESTRUCTURA DE LA SECUENCIA 2. ¡Qué onda con la luz!

Evaluación Momento

Propósitos Nivel Actividades Tipo/Productos Criterios

INICIO

Identificar el propósito de la secuencia. Explorar y hacer explícitas las ideas de los alumnos con respecto al color.

Cualitativo

Actividad 1.”De colores” Realización de comentarios acerca de la causa de los colores de los objetos. Observación a través de filtros para identificar de qué depende el color.

Eval. Diagnóstica Elaboración de un texto individual que explique a qué se debe el color de los objetos.

Identificación de las concepciones de los alumnos. Por ejemplo: - Hay un mecanismo de

tinción, debido al filtro que se le coloque.

- El color es una propiedad del objeto.

- Nuestros ojos ven el color del objeto en lugar del color de la luz reflejada.

D E S A R R O L L O

Analizar, mediante la experimentación, el comportamiento de la luz como onda; identificar la luz como onda electromagnética y relacionar la frecuencia de las ondas con el color y la energía.

Cualitativo Actividad 2. Separa y mezcla la luz. Realización de experimentos acerca de descomposición de la luz blanca y la mezcla de colores; Relacionar la luz con las ondas electromagnéticas y el color con la frecuencia de las onda. Actividad 3. La luz en onda. Observación de algunas efectos de la luz para explicarlas mediante un modelo. Lectura de un texto y observación de un video para analizar la relación de la luz con las ondas electromagnéticas. Actividad 4. Luz y energía. Comentario de un texto sobre las diferencias de temperatura de los colores y diseño de un experimento para analizar esta característica.

Evaluación formativa. Obtención de conclusiones Diseño de experimentos Interpretación de la reflexión y la refracción en esquemas.

En la obtención de conclusiones, que los alumnos empleen: -Evidencias obtenidas en la experimentación. - Argumentos lógicos. En el diseño de experimentos, definir: - La hipótesis/ supuestos. - Variables. - Procedimientos y su

relación con la comprobación de la hipótesis.

- Prever el registro de datos. En los esquemas identificar: - las líneas que representan la

normal, los rayos de incidencia, reflexión, refracción, as como sus ángulos correspondientes.

- En qué caso hay reflexión y cómo es la trayectoria del rayo de que se refleja.

- En qué caso hay refracción y cómo es la trayectoria del rayo que se refracta..

- Los rayos de luz como frentes de onda.

CIERRE

Evaluar lo aprendido Explicar la reflexión y la refracción.

Cualitativo Actividad 5. ¡Qué onda con la luz! Elaboración de: - Un dispositivo (periscopio,

estufa solar) y explicación del comportamiento de la luz.

- Un mapa conceptual acerca de las propiedades de la luz.

- Texto individual acerca de las propiedades de la luz.

Eval. Formativa y final 1. Dispositivos elaborados. 2. Mapa conceptual 3. Texto individual

Explicar el funcionamiento del dispositivo, con base en los conceptos de las secuencias: reflexión, refracción. En el mapa conceptual y en el texto, emplear los términos: onda, onda electromagnética, reflexión, refracción, longitud de onda, átomo.

III. ACTIVIDADES SUGERIDAS SECUENCIA 2. ¡Qué onda con la luz! Tiempo total estimado: 450 minutos Orientaciones para el docente. Es importante que el alumno vaya conformando la idea de la luz como onda para que pueda relacionarla con las ondas electromagnéticas y explique otras propiedades, entre ellas el color. Se sugiere que el alumno analice los fenómenos observados, mediante el modelo corpuscular de la luz y el de onda. Al igual que en la secuencia anterior, se propone llevar a cabo experimentos que favorezcan el análisis de los conceptos y permitan relacionar los temas con su entorno.

Actividad 1. De colores Tiempo estimado: 50 minutos

• Comentar a los alumnos que hasta el momento han identificado algunas características de la luz y que en esta secuencia analizarán otra de sus propiedades: el color. Comentar qué significa el dicho “De noche todos los gatos son pardos”. • Solicitar que indiquen los colores que identifican en los objetos; comenten y anoten en su cuaderno a qué se debe el color observado. • Realizar una actividad práctica para identificar los colores observados a través de filtros. Material: hojas de papel celofán de color rojo, verde y azul, tamaño carta, aproximadamente. Procedimiento:

• Observar objetos de diferentes colores (blanco, negro, azul, verde rojo, amarillo) a través de papel celofán rojo. Hacer lo mismo, pero utilizando papel celofán verde y azul. Registrar lo observado en una tabla como la siguiente:

Color del objeto

visto con luz del sol Color del objeto visto a través de un filtro rojo

Color del objeto visto a través de un filtro verde

Color del objeto visto a través de un filtro azul

Blanco Azul Verde Rojo Amarillo Negro

• Comparar los colores de los objetos vistos con luz natural y a través del celofán de color. Comentar:

- ¿Qué colores se ven iguales? - ¿Cuáles se ven diferentes? - ¿Cómo se ve el color blanco? - ¿Cómo se ve el color negro?

• Con base en la actividad discutir en el equipo de qué depende el color del objeto. Considerar el modelo de partículas y el de ondas para analizar la explicación del color. • Leer el texto “Color por reflexión” (Anexo 9). Comparar y comentar en el grupo, las respuestas.

Actividad 2. Separa y mezcla la luz Tiempo estimado: 100 minutos

• Solicitar a los alumnos que hagan suposiciones con respecto a lo que sucederá en los siguientes casos: a) Si la luz del sol incide en:

- un espejo. - un espejo sumergido en agua.

b) Al proyectar la luz del sol en una pared blanca, utilizando espejos con filtros de colores: - Qué ocurrirá si se enciman manchas de luces de colores diferentes, por ejemplo azul y amarillo;

verde y rojo; rojo y azul, verde, rojo y azul. • Comentar las respuestas a los casos planteados. Organizar al grupo en equipos para realizar las

actividades experimentales señaladas: “Arco iris” (Anexo 10) y “Reflejo de colores” (Anexo 11). • En plenaria, analizar los resultados de los dos experimentos y discutir:

- En qué casos se da la reflexión y la refracción. - Qué sucede al mezclar luces de diferente color. - De dónde provienen los colores del arco iris.

• Relacionar los colores obtenidos como componentes de la luz blanca (del sol). Obtener conclusiones de los experimentos con respecto a la luz blanca y sus componentes. • Investigar lo que ocurre al encimar manchas de pigmento; identificar semejanzas y diferencias con la adición de luces de colores.

Actividad 3. La luz en onda Tiempo estimado: 100 minutos

• Realizar por equipos las siguientes actividades: - proyectar una luz sobre un objeto opaco y analizar la sombra - analizar la difracción de la luz en una rejilla pequeña. (Anexo 12: Rendijas de luz) - Utilizar filtros Polariod y colocarlos a diferentes ángulos a fin de evitar el paso de la luz.

Es importante que estas actividades se orienten no a la introducción de nuevos contenidos, sino al contacto con nuevos fenómenos y a la utilización de un modelo en situaciones límite para hacer surgir la

insatisfacción explicativa y la búsqueda de un nuevo modelo que permita explicar de mejor manera los fenómenos referidos.

• Particularmente reflexionar sobre los diferentes grados de obscuro de la sombra. Utilizar el modelo corpuscular de la luz para explicar dicho fenómeno.

- Reflexionar sobre la insatisfacción explicativa de las partículas y la necesidad de introducir un nuevo modelo que ayude a explicar este fenómeno.

- Introducir el modelo ondulatorio y analizar las explicaciones de los fenómenos arriba descritos con el nuevo modelo; relacionar una fuente de luz con la emisión de ondas esféricas que se propagan alejándose de ella y los rayos de luz como frentes de ondas.

• Leer un texto sobre la relación del color y la característica de onda electromagnética Por ejemplo: “Ondas electromagnéticas” y “El espectro de colores” (Anexo 13); En plenaria comentar las respuestas de

las actividades realizadas y discutir: - ¿Cómo se relaciona el comportamiento de onda de la luz con los colores? - ¿Qué características tienen las ondas electromagnéticas? - ¿Requiere de un medio para viajar, como el caso del sonido? - ¿A qué se refiere el término frecuencia? - ¿Qué tipo de ondas constituye el espectro electromagnético?

• Analizar las características de las ondas del espectro de luz visible; considerar: - Las características (longitud de onda, frecuencia y amplitud) - Longitud de onda de los colores de la luz visible. - Semejanzas y diferencias: La luz visible está formada por ondas que son percibidas por el ojo en

forma de colores; la luz de diferente longitud de onda se percibe como luz de diferente color; todas las ondas viajan a la misma velocidad.

- El ultravioleta y el infrarrojo son ondas de luz no visible. • Analizar las características del espectro electromagnético. Considerar:

- Tipos de ondas. Ondas visibles y no visibles al ojo humano. Se recomienda utilizar esquemas para identificar la representación de la longitud de onda y su comparación con objetos conocidos (Anexo 14)

- ¿Cuál es la relación de la luz con los electrones? - Semejanzas y diferencias: Todas viajas a la velocidad de la luz, tienen la misma amplitud, pero

diferente longitud de onda.

- Identificar la relación de la energía con la longitud de onda. Investigar características y aplicaciones de las ondas electromagnéticas: rayos X, infrarrojo, ondas de radio,

microondas, etc. Se sugiere, en forma complementaria, observar el programa “Luz, lentes y láser”4 (Sinopsis del programa se presenta en el Anexo 15).

Actividad 4. Luz y energía Tiempo estimado: 50 minutos

• Preguntar a los alumnos ¿qué saben de la luz infrarroja? Leer y comentar el texto: El descubrimiento del infrarrojo (Anexo 16). Se sugieren las siguientes preguntas para el comentario:

- ¿Cuál era la hipótesis de Herschel con respecto a los colores? - ¿Para qué utilizó un prisma? - ¿Qué utilizó para identificar diferencias en el calor de los colores? - ¿Para qué colocó termómetros fuera del espectro de luz visible? - ¿Cuál fue el resultado de las mediciones de temperatura de los colores? - ¿A qué atribuyó la medición de mayor temperatura en una región fuera del espectro de luz visible?

• Comentar el experimento de Herschel y la posibilidad de realizarlo, sustituyendo el prisma con el espejo en el agua realizado en la actividad práctica “Arco iris”. Comentar los materiales, procedimiento y condiciones (por ejemplo determinar 3 regiones para tomar la temperatura: azul, amarillo y más allá del rojo; no retirar los termómetros para identificar el dato de la temperatura; forma de registrar los datos, por ejemplo, mediante una tabla como la siguiente:

Temperatura en cada minuto Región del

espectro

Temperatura. inicial

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Azul

Amarillo

Más allá del rojo

• Discutir las observaciones resultados y problemas. Se sugieren las siguientes preguntas:

- ¿Qué se observa en las lecturas de temperaturas? - ¿Se aprecia alguna tendencia? - ¿Dónde ocurre la temperatura más alta? - ¿Qué cree que existe más allá del borde rojo del espectro?

• Con base en los resultados del experimento y en el texto leído obtener conclusiones con respecto a la luz como forma de energía (radiación).

Actividad ¡Qué onda con la luz! Tiempo estimado: 50 minutos

• Elaborar un dispositivo: periscopio, una estufa solar y explicar su relación con el comportamiento de la luz:

- Cómo interviene la reflexión o refracción de la luz. - Características de las ondas.

• Identificar los conceptos revisados en la secuencia y elaborar un mapa conceptual.

• En forma individual, realizar un texto acerca de las propiedades de la luz. Revisar las

4 El video en el aula. Usos didácticos de la videoteca escolar. Segundo acervo. Educación secundaria, México, SEP, 199.

explicaciones realizadas en la actividad 1 e identificar si hay cambios en ellas; justificar los

cambios. Bibliografía consultada: Giancoli, Douglas C. (1988), Física General, Vol. II, México, Prentice Hall Hispanoamericana. Hewitt, Paul G. (199), Física conceptual, Tercera edición, México, Addison Wesley Longman. Driver, Rosalind, Edith Guesne y Andrée Tiberghien (1996), Ideas científicas en la infancia y la adolescencia, 3ª. Edición, Madrid, Morata. Páginas de internet sugeridas: http://www.educaplus.org/luz/index.html http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/107/htm/sec_8.htm http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/fisicaInteractiva/OptGeometrica/ http://www.spitzer.caltech.edu/espanol/edu/ir/index.html Consultadas por última vez en marzo de 2007.

ANEXO 1

Esta fotografía se pueden observar varios detalles: el reflejo de la cara del niño en la superficie del agua; la transparencia del agua y de la pecera que permiten observar la camisa del niño y el pez.

En esta imagen se puede observar la “deformación” (refracción) de la superficie del agua, de la arena y del cristal de la pecera.

En esta fotografía se pueden observar varios efectos de la luz: la imagen de algunas plantas en la superficie del agua (reflexión),el agua es un medio transparente; la reflexión de la luz en los peces, que permite observarlos; los peces se observan cerca de la superficie (refracción de la luz)

ANEXO 2 Actividad práctica 1. Cámara oscura (Adaptado de: http://www.cientec.or.cr/ciencias/experimentos/optica.html)

Material:

• 1 lata con una de sus tapas completamente abierta o 1 tubo (de papel de baño o de servilletas de cocina)

• 1 clavo delgado y martillo • 1 alfiler. • 1 pedazo de papel cebolla o albanene • 1 liga de hule pequeña. • 1 vela encendida. • Cinta adhesiva masking tape • Aceite Montaje del dispositivo:

Con el clavo y el martillo abre un pequeño agujero en el centro de la tapa que quedó en la lata. Cubre el lado abierto con el papel y asegúralo con la liga. Si utilizas el tubo de cartón, cubre cada uno de las bases del cilindro con círculos de papel y pégalos con la cinta adhesiva; en el centro de uno de ellos haz un orificio con el alfiler. En ambos casos, esparce una gota de aceite en el círculo que no tiene el orificio.

Orienta el orificio hacia la llama encendida y observa en el círculo opuesto, como se indica en la figura (de ser posible en cuarto oscuro). Haz la observación a diferentes distancias de la vela.

Análisis: Observa, comenta las respuestas a las siguientes preguntas y contéstalas: ¿En dónde se forma la imagen de la vela? ¿Cómo es la imagen con respecto al objeto real? ¿Qué ocurre con la imagen al variar la distancia de observación de la vela? ¿Qué ocurre con la imagen al variar el tamaño del orificio? ¿Qué función realiza el orificio? ¿Qué función realiza el papel en donde se forma la imagen?, ¿cuál es la ventaja de utilizar papel cebolla o albanene? ¿Qué imágenes se pueden observar? Elabora un dibujo de la vela y la imagen formada en la cámara, que represente lo que sucede con la luz y la imagen formada.

ANEXO 3

REFLEXIÓN (http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/fisicaInteractiva/OptGeometrica/reflex_Refrac/Reflexion.htm)

Es el cambio de dirección que experimenta un rayo luminoso al chocar con la superficie de un

objeto. Cuando la luz llega a la superficie de un cuerpo, ésta se refleja total o parcialmente en todas

direcciones. Si la superficie es lisa como un espejo, los rayos son reflejados o rechazados en una

sola dirección; toda superficie que refleja los rayos de luz recibe el nombre de espejo

EJEMPLO:

El agua de una alberca o un lago, o los espejos de cristal que a su vez pueden ser planos o

esféricos. Al rayo de luz que llega al espejo se le denomina incidente, y al rayo rechazado por el se

le llama reflejado.

El fenómeno más evidente de la reflexión en el que se refleja la mayor parte del rayo incidente

sucede cuando la superficie es plana y pulimentada (espejo).

ÁNGULO DE INCIDENCIA y ÁNGULO DE

REFLEXIÓN

Se llama ángulo de incidencia -i- el formado

por el rayo incidente y la normal.

La normal es una recta imaginaria

perpendicular a la superficie de separación de

los dos medios en el punto de contacto del

rayo.

El ángulo de reflexión -r- es el formado por el

rayo reflejado y la normal.

REFLEXIÓN: LEYES

El rayo marcha perpendicular al frente de las ondas

Cuando un rayo incide sobre una superficie plana, pulida y lisa y rebota hacia el mismo medio

decimos que se refleja y cumple las llamadas "leyes de la reflexión" :

1.- El rayo incidente forma con la normal un ángulo de incidencia que es igual al ángulo que forma el

rayo reflejado con la normal, que se llama ángulo reflejado.

2.- El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal están en un mismo plano.

El rayo incidente define con la normal en el punto de contacto, un plano. El rayo reflejado estará en

ese plano y no se irá ni hacia delante ni hacia atrás.

Imagina que el plano amarillo de la figura contiene a la normal y al rayo incidente: el rayo reflejado

también estará en él.

Ejemplo 1: (http://www.profisica.cl/evaluaciones/1Medio/laluz/laluz1.pdf)

La Ley de Reflexión. Un observador en reposo, representado por el ojo en la figura, se

encuentra frente a tres espejos idénticos ubicados a cierta distancia frente a él, como

muestra la figura. Dibujando un diagrama de rayos incidentes y reflejados, determinar las

imágenes que el observador ve reflejada en cada uno de los espejos.

Respuesta

Utilizando la ley de la reflexión se puede determinar el campo de imágenes que tiene el

ojo del observador al mirar hacia cada uno de los espejos. Para encontrar esas imágenes

basta con dibujar, en primer lugar, los rayos que se reflejan en los extremos del espejo 1 y

que llegan al ojo. Ver figura (a)

La línea roja muestra los objetos que son observados a través del espejo 1; el pez, el ave y

el perro.

Luego se procede a dibujar el campo de imagen que produce el espejo 2 y por último el

espejo 3, quedando el esquema de los rayos incidentes y reflejados como se ve en la

figura (b)

La franja azul muestra los objetos visibles por reflexión en el espejo 2 son la ardilla y el í.

Al dibujar el campo de imágenes que el observador capta a través del espejo 3 se aprecia

que no permite captar ninguna de las imágenes dibujadas.

Es interesante hacer notar que el ramo de rosas y el gato no pueden ser vistos por el

observador por reflexión.

Ejemplo 2

La figura muestra a un conjunto de espejos planos que forman una caja cuyas paredes se

cortan en ángulo recto.

a)Dibuje un rayo luminoso que partiendo del punto O incida primero sobre el espejo A y

luego de sucesivas reflexiones emerja de la caja pasando por el mismo punto O.

b) Si ahora la primera incidencia es en el espejo C, luego de sucesivas reflexiones, ¿podrá

pasar el rayo reflejado por el punto O?.

ANEXO 4 Refracción de la luz

(v http://www.educaplus.org/luz/refraccion.html)

Cuando la luz pasa de un medio transparente a otro se produce un cambio en su dirección

debido a la distinta velocidad de propagación que tiene la luz en los diferentes medios

materiales. A este fenómeno se le llama refracción.

Si dividimos la velocidad de la luz en el vacío entre la que tiene en un medio transparente

obtenemos un valor que llamamos índice de refracción de ese medio.

n: índice de refracción c: velocidad de la luz en el vacío v: velocidad de la luz en el medio material

Si el índice de refracción del agua es n= 1,33, quiere decir que la luz es 1,33 veces más

rápida en el vacío que en el agua.

Por lo general cuando la luz llega a la superficie de separación entre los dos medios se

producen simultáneamente la reflexión y la refracción. Medio Índice de refracción (N)

Refracción del rayo incidente

Vacío (n =1) El rayo incidente llega al cambio de medio formando un ángulo de 11.31º con la Normal. El rayo de luz es refractado con un ángulo de 11.31º. Observa que cuando la luz procede de la sustancia de mayor índice de refracción con un ángulo mayor que el ángulo límite de 90º la luz se refleja en vez de refractarse.

Aire seco (n = 1.00029)

El rayo incidente llega al cambio de medio formando un ángulo de 11.31º con la Normal. El rayo de luz es refractado con un ángulo de 11.31º. Observa que cuando la luz procede de la sustancia de mayor índice de refracción con un ángulo mayor que el ángulo límite de 88.62º la luz se refleja en vez de

refractarse. Agua a 20 °C (n = 1.33)

El rayo incidente llega al cambio de medio formando un ángulo de 11.31º con la Normal. El rayo de luz es refractado con un ángulo de 8.48º. Observa que cuando la luz procede de la sustancia de mayor índice de refracción con un ángulo mayor que el ángulo límite de 48.75º la luz se refleja en vez de refractarse.

Etano (n = 1.36)


Cuarzo (n = 1.46)


Zafiro (n = 1.77)


Diamante (n = 2.4.17)


Propagación de la luz

(http://acacia.pntic.mec.es/jruiz27/light/refracciones.html)

Cuando una onda de cualquier tipo alcanza la frontera de dos medios distintos, una parte de

su energía se transmite al segundo medio, dando lugar en el segundo medio a otra onda de

características semejantes las de la onda incidente y que recibe el nombre de onda

transmitida. Otra parte de la energía se emplea en generar otra onda que se propaga hacia

atrás en el primer medio y que se llama onda reflejada.

En este proceso se conserva la frecuencia de la onda, lo que implica que la longitud de onda

λt de la onda transmitida es diferente de la longitud de onda λi de la incidente, pues también

cambia la velocidad de la onda en cada medio.

Algunos casos de refracción:

ANEXO 5 Actividad práctica: La moneda en el agua (Adaptado de: http://www.cientec.or.cr/ciencias/experimentos/optica.html)

Material:

• Una moneda, un poco de plastilina, un vaso y agua

Procedimiento: Se coloca la moneda en el fondo del vaso vacío tal como se indica en la figura A, utiliza la plastilina para sujetar la moneda. Observa la moneda dentro del vaso y baja un poco la posición del ojo, hasta que ya no la veas.

Sin cambiar de posición de observación, con la ayuda de otro compañero, llenar el vaso con agua, poco a poco (para que no mueva la moneda). Figura B.

¿Qué ocurre con la moneda? ¿A qué atribuyes el cambio observado?

ANEXO 6

Actividad práctica: Del aire al agua. Material: Una lámpara láser (apuntador) Un recipiente transparente con agua (por ejemplo una pecera pequeña) Una cartulina Un espejo Transportador Regla, lápiz

NOTA: Se debe tener cuidado con la luz del láser ya que si se mira directamente, puede ocasionar lesiones en el ojo. Procedimiento: Pega la cartulina de manera vertical y coloca el recipiente con agua frente a ella. En el fondo del recipiente coloca el espejo. Acerca la lámpara a la superficie del agua, enciéndela y dirige la luz hacia el espejo. Observa la dirección de la luz al entrar al agua, al tocar el recipiente y al salir del agua. Con la ayuda de un compañero colocado de frente al recipiente, que te indique la trayectoria de la luz, dibuja en la cartulina la línea de la superficie del agua, así como los puntos correspondientes a

- la lámpara - donde la luz toca el agua al entrar - donde se ilumina el espejo - donde la luz sale del agua - donde se capta la luz, al salir del agua, en la cartulina.

Une las líneas y analiza la trayectoria: 1. Rayo que entra el agua y toca el espejo. Marca la normal y mide los ángulos del rayo incidente y

del rayo que toca el espejo. 2. Rayo en el agua que toca el espejo y se refleja. Marca la normal y mide los ángulos del rayo

incidente y reflejado. 3. Rayo que se sale del espejo y del agua y llega a la cartulina. Marca la normal y mide ambos

ángulos. Analiza: ¿Qué ocurrió con la trayectoria de la luz al entrar al agua? El rayo que entró al agua, ¿se acerca o se aleja de la normal? ¿Qué ocurrió con la trayectoria de la luz al salir del agua? El rayo que sale del agua, ¿se acerca o se aleja de la normal? ¿Cuáles son los dos medios que atraviesa la luz? ¿Qué ocurre con la luz al atravesar otro medio?

ANEXO 7

Refracción Imagina que quitas el eje trasero, junto con sus ruedas, de un viejo carrito de juguete y lo pones a rodar en una acera con una pendiente suave hacia debajo de manera que pase después a una parte de césped bien cortado; verás que rueda más despacio sobre el césped a causa de la interacción de las ruedas con el pasto. Si haces que ruede con cierto ángulo, como se muestra en la figura 29.13, se desviará de su trayectoria en línea recta. En la ilustración se muestra la dirección del eje con las ruedas. Observa que la rueda que llega antes al césped es la primera en perder rapidez porque interactúa con el pasto mientras la rueda opuesta gira todavía sobre el pavimento. El eje vira y la trayectoria se inclina hacia la normal (la línea punteada delgada perpendicular al límite entre el césped y el pavimento). Después, el eje continúa cruzando el césped en línea recta con menor rapidez. Hewitt, Paul G. (199)), Física conceptual. Tercera edición, México, Addison Wesley Longman, pág. 450.

Figura. 29.13. La dirección de las ruedas cambia cuando una de ellas se desacelera antes que la otra

ANEXO 8. Actividad de Lápiz y papel de ECAMM

Refracción. (Archivo EXCEL: “SnellMove.xls”) En esta actividad investigaremos el fenómeno de la refracción. El programa usado también proporciona datos de la intensidad del rayo reflejado y del rayo refractado. Abre el archivo de Excel “SnellMove.xls”. Verás en la pantalla las tres cantidades siguientes, las cuáles se pueden variar con sus respectivos controles: Ángulo de incidencia: 30.0° Índice de refracción (arriba): 1 (aire) Índice de refracción (abajo): 1.5 (vidrio) Con estos valores, el programa calcula el: Ángulo de refracción: 19.5° También puedes observar en la pantalla un cuadro dividido en dos por una línea horizontal azul. Arriba de ella tienes un medio y debajo de ella tienes el otro. Por el medio de arriba se lanza un rayo llamado de incidencia (rayo amarillo sólido). Éste choca en la frontera entre los dos medios (línea azul) y parte de él se refleja (rayo amarillo punteado) y parte se interna en el segundo medio y se refracta (rayo verde puntea do). En la parte derecha de la pantalla aparece otra gráfica y otro dato de los cuales hablaremos más adelante. Varía con su control correspondiente el ángulo del rayo de incidencia y observa los otros dos rayos. ¿Cómo es el ángulo del rayo reflejado, mayor, menor o igual al de incidencia? ______________________________ ¿Siempre? __________________________________ ¿Cómo es el ángulo del rayo refractado, mayor, menor o igual al de incidencia? ______________________________ ¿Siempre? __________________________________ Toma datos para el ángulo de refracción para cada uno de los ángulos de incidencia dados en la tabla siguiente:

Ángulo de incidencia:

Ángulo de refracción:

15°

30° °

45°

60°

75 ¿Qué puedes concluir de esta tabla? ____________________________________________ _________________________________________________________________________ ¿Cuál es el ángulo de refracción para un ángulo de incidencia de 0°? _________________ ¿Cuál es el ángulo de refracción para un ángulo de incidencia de 90°? ________________ Este ángulo es muy importante ya que es el ángulo de refracción máximo posible entre estos dos medios. Fija ahora el ángulo de incidencia en 30°. Aumenta el índice de refracción del medio de abajo y observa el rayo refractado. ¿Qué le pasa al ángulo de este rayo al aumentar este índice? ________________________ ¿Cuál es el ángulo del rayo refractado para un valo r de 1 de este índice (igual al índice del medio de arriba)? _____________________ Explica por qué: _______________________ _________________________________________________________________________ Invierte ahora los índice de refracción de los dos medios para que tengas vid rio arriba y aire

abajo. Es decir, usa los siguientes valores: Índice de refracción (arriba): 1.5 (vidrio) Índice de refracción (abajo): 1 (aire) Toma datos para el ángulo de refracción para cada uno de los ángulos de incidencia dados en la tabla siguiente:

Ángulo de incidencia:

Ángulo de refracción:

10°

20°

30°

40° ¿Cómo es el ángulo de refracción, mayor, menor o igual al de incidencia? ________________________________ ¿Siempre? _______________________________ Comenzando con un ángulo de incidencia de 35°, aumenta este valor de un grado en un grado y observa con detenimiento el rayo refractado. ¿Para qué ángulo de incidencia el rayo refractado desaparece? ______________________ (a éste fenómeno se le conoce como “reflexión interna total”). Compara este valor con el ángulo de refracción máximo posible obtenido arriba. ¿Puedes explicar por qué son iguales? __________________________________________ _________________________________________________________________________ Discútelo con tu profesor al final de la actividad. De acuerdo a los resultados de esta actividad y generalizando, ¿En cuáles casos el ángulo de refracción será menor que el de incidencia? _________________________________________________________________________ ¿En cuáles casos el ángulo de refracción será mayor que el de incidencia? ______________ _________________________________________________________________________ Regresa a los valores iniciales del programa, es decir: Ángulo de incidencia: 30.0° Índice de refracción (arriba): 1 (aire) Índice de refracción (abajo): 1.5 (se irá variando) Observa la gráfica de la derecha que te muestra la intensidad relativa del rayo de incidencia (amarillo), del rayo refractado (verde) y del rayo (amarilla con rayas). El valor del “Porcentaje del rayo reflejado” se da arriba de esta gráfica. ¿Cuál es el porcentaje del rayo reflejado? _______________ ¿Cuál es el porcentaje del rayo refractado? ___________ (sugerencia: estos dos valores deben sumar siempre 100%). Ahora varía el índice de refracción del medio de abajo con los valores que señala la tabla siguiente, para tomar datos de estos dos porcentajes: Índice de refracción (abajo)

Porcentaje del rayo reflejado:

Porcentaje del rayo refractado:

1

1.5

3.5% 96.5%

2

2.5

3 De acuerdo a estos valores, ¿qué puedes concluir? _________________________________ ___________________ ______________________________________________________ _________________________________________________________________________ Discute lo anterior con toda tu grupo.

ANEXO 9

Color por reflexión

El color de la mayoría de los objetos que te rodean se debe a la manera con que éstos reflejan la

luz. La luz se refleja en los objetos de forma similar a la reflexión del sonido en un diapasón que

vibra por influencia de otro diapasón cercano en movimiento. Un diapasón puede vibrar aun cuando

las frecuencias no coincidan, aunque en este caso la amplitud de vibración es mucho menor. Lo

mismo ocurre con los átomos y las moléculas. Podemos considerar los átomos y las moléculas

como diapasones tridimensionales con electrones que se comportan como diminutos osciladores

que giran en órbita alrededor de los núcleos. Las vibraciones de las ondas electromagnéticas (como

la luz) pueden obligar a los electrones a entrar temporalmente en órbitas más grandes. Al igual que

los diapasones acústicos, una vez excitados los electrones emiten sus propias ondas de energía en

todas direcciones.

Los diferentes materiales tienen distintas frecuencias naturales de absorción y emisión de radiación.

En un material, los electrones oscilan sin dificultad a ciertas frecuencias; en un material distinto,

oscilan fácilmente a frecuencias diferentes. La luz se absorbe a las frecuencias resonantes cuando

la amplitud de las oscilaciones es grande. Pero a frecuencias mayores y menores que las

frecuencias resonantes, los átomos reemiten la luz. Si el material es transparente, la luz reemitida lo

atraviesa: si es opaco, la luz regresa al medio del cual provino. Decimos que se produce una

reflexión.

La mayor parte de los materiales absorben luz de ciertas frecuencias y reflejan el resto. Por ejemplo,

si un material absorbe luz de la mayoría de las frecuencias visibles y refleja la roja, el material se ve

rojo. Si el material refleja la luz de todas las frecuencias visibles, como la parte blanca de esta

página, será del mismo color que la luz que la ilumina. Si un material absorbe toda la luz que incide

en él, entonces no refleja luz y se ve negro.

Hewitt, Paul G. (199)), Física conceptual. Tercera edición, México, Addison Wesley Longman,

ANEXO 10 Actividad práctica: Arco iris (Adaptado de: http://www.cientec.or.cr/ciencias/experimentos/optica.html)

Material:

• Dos espejos • Una charola plástica • Hoja de papel blanco y cinta adhesiva • Una ventana por la que entre la luz del sol • Agua

Procedimiento: Colocar un espejo dentro de una cubeta de plástico llena de agua. Poner el dispositivo frente a una ventana por la que entre el sol. Pegar una hoja de papel blanco en la pared. Colocar el segundo espejo en forma horizontal junto al primero, formando un ángulo obtuso. Poco a poco, disminuir el ángulo entre los dos espejos hasta obtener el reflejo de luces de colores en la pared

Analiza: ¿Qué colores observas? ¿En qué orden? ¿Qué fenómeno natural presenta una situación semejante? ¿Qué ocurre con la luz al entrar y salir del agua? ¿Qué sucede con la luz al incidir en los espejos? Sin mirar la luz del sol, ni aun la reflejada en el espejo, trata de identificar la trayectoria de la luz del sol desde que entra al agua hasta que se refleja en la hoja blanca. ¿De dónde provienen las luces que se observan en la hoja blanca? ¿A qué atribuyes que las luces que se observan en la hoja blanca se encuentren dispuestas en un orden determinado?

ANEXO 11 (

Reflejos de colores ¿Qué color resulta si mezclamos azul y amarillo?

(http://www.tianguisdefisica.com/lupa.htm)

Estas son manchas de luces de colores proyectadas en un papel y es posible encimarlas para ver el color resultante.

Las manchas de luz se hacen con luz de sol reflejada en espejos

Estos muchachos tienen unos espejos cubiertos con laminillas de plástico transparente de colores en la luz del sol.

a luz del sol se refleja en los espejos y se proyecta en un papel blanco pegado en la

pared. Los reflejos de colores pueden sobreponerse al mover los espejos.

Si encimamos las manchas amarilla y azul observamos el color resultante:

Es posible que el color resultante no sea el que esperabas. Cuando mezclas pinturas azul y amarilla se obtiene el verde. Las pinturas de colores absorben luz de manera selectiva y cuando se mezclan la absorción total aumenta. Aquí al contrario, al juntar los haces, las luces se suman y la región donde se enciman es más brillante. Los colores que se obtienen al sumar luces pueden sorprendernos.

¿Qué color resulta al mezclar verde y rojo?

Cómo preparar los espejos

Si usas soportes para los espejos podrás tener las manos libres pues con ellos los reflejos se mantienen fijos. Los soportes se hacen de cartón rígido delgado que se consigue en las papelerías grandes. Al final de esta página hay una conexión a otra en donde hay un dibujo a tamaño natural para que lo imprimas y lo calques sobre el cartón para recortar los soportes.

Puedes hacer dos, tres o cuatro soportes con sus espejos.

La lengüeta debe entrar muy justa en la ranura para que no se deslice sola y el soporte se mantenga firme.

Según la longitud de la lengüeta que se introduzca en la ranura se gradúa el ángulo de inclinación del espejo.

Los espejos se pegan al cartón con cinta o pegamento blanco.

Cuando compres los espejos en la vidriería pide que les quiten el filo de los bordes.

Los cuadros transparentes son de acetato de colores que se compra en una papelería grande. También puedes usar papel celofán de colores.

Las piezas cuadradas aquí ilustradas son de 8 cm de lado.

Los cuadros de colores se pegan con cinta en los bordes. Es bueno tener varios

cuadros de cada color para encimarlos sobre un mismo espejo y así variar la

intensidad de la luz de un color.

Dibujo del soporte para que lo imprimas y lo uses como patrón para recortar la cartulina (Archivo adjunto Patrón 05)

Lo debes imprimir en una hoja tamaño oficio

El patrón completo mide 32 cm de longitud y 8 cm de ancho

ANEXO 12 Rendijas de luz Material: Dos cuadros de cartulina negra de 10x 10 cm aproximadamente Una placa de vidrio (de 10 cm x 10 cm, aproximadamente (ahumado) Navaja Alfiler o aguja Un lámpara Una hoja blanca Procedimiento: En el cuadro de cartulina negra, hacer una ranura rectangular. Suponer la sombra que se formará al pasar la luz de una lámpara a través de la ranura. Realizar la actividad y contestar: ¿A qué se debe la región de luz y sombra formados? En el cuadro de cartulina hacer dos ranuras paralelas lo más delgado y cercano posible, por ejemplo, a 5 mm de distancia. En la placa de vidrio, marcar con el filo de la navaja dos líneas paralelas muy cercanas. Anotar lo que supones puede ocurrir en el siguiente caso: Si se hiciera pasar la luz de la lámpara a través de las ranuras o marcas,como se observa en la siguiente imagen:

¿Qué figura(s) se formaría(n) en la pantalla? ¿Por qué? Realizar la actividad planteada. Observa la luz en la pantalla, ¿ocurrió lo que suponías? ¿Las regiones de luz y de sombra coinciden con la forma de las ranuras?

ANEXO 13

El espectro de los colores

Isaac Newton fue el primero en llevar a cabo un estudio sistemático del color. Haciendo pasar un

haz angosto de luz solar por un prisma triangular de vidrio. Newton demostró que la luz del Sol es

una mezcla de todos los colores del arco iris. El prisma proyectaba la luz del Sol como una mancha

alargada de colores en una hoja de papel blanco. Newton llamó espectro a esta banda de colores y

advirtió que estaban ordenados como sigue: rojo, naranja, amarillo, verde, azul y violeta.

La luz solar es un ejemplo de lo que llamamos luz blanca. Bajo la luz blanca los objetos blancos se

ven blancos y los objetos de color se ven cada uno del color correspondiente. Newton mostró que

los colores del espectro no eran una propiedad del prisma, sino de la luz blanca misma; esto lo

demostró combinando de nuevo los colores por medio de un segundo prisma para obtener luz

blanca. En otras palabras, al superponerse todos los colores se combinan para producir luz blanca.

En términos estrictos, la luz blanca no es un color, sino la combinación de todos los colores.

Análogamente, el negro no es un coloro propiamente dicho, sino la ausencia de luz. Los objetos se

ven negros cuando absorben todas las frecuencias de la luz visible. El hollín es un muy buen

absorbente de la luz y se ve muy negro. El acabado mate del terciopelo negro es también un

excelente absorbente.

Los objetos negros que puedes ver no absorben toda la luz que incide en ellos; siempre se refleja un

poco de ella en la superficie. De lo contrario no podríamos verlos.

Ondas electromagnéticas

La luz es energía emitida por cargas eléctricas aceleradas, en muchos casos por electrones en el

interior de los átomos. Esta energía se propaga en una onda que es en parte eléctrica y en parte

magnética.

Esta onda es una onda electromagnética. La luz visible es una porción pequeña de una amplia

familia de ondas electromagnéticas que incluye formas tan conocidas como las ondas de radio, las

miocroondas y los rayos X. La gama de las ondas electromagnéticas o espectro electromagnético,

como se le llama se muestra en la figura.

Figura. El espectro electromagnético es una gama continua de ondas que va desde las ondas de

radio hasta los rayos gamma. Los nombres descriptivos de las diferentes secciones no son más que

una clasificación histórica, porque todas estas ondas son de la misma naturaleza y difieren

principalmente en cuanto a frecuencia y longitud de onda; todas tienen la misma rapidez.

La luz de menor frecuencia que podemos ver es la de color rojo. Las frecuencias visibles más altas

casi duplican la frecuencia del rojo y corresponden al color violeta. Las ondas electromagnéticas

cuya frecuencia es menor que la de la luz visible roja se llaman infrarrojas. Las lámparas de calor

emiten ondas infrarrojas. Las ondas electromagnéticas cuya frecuencia es mayor que la de la luz

violeta se llaman ultravioleta. Estas ondas de frecuencia más elevada son las causantes de las

quemaduras de Sol.

Hewitt, Paul G., Física Conceptual, tercera edición, México, Adisson Wesley Longman, 1999, pág.

410.

ANEXO 14

ANEXO 15

PROGRAMA: LUZ, LENTES Y LÁSER.

El video en el aula. Usos didácticos de la videoteca escolar. Segundo acervo. Educación

Secundarias, México, SE), 1999.

Física elemental

Duración 23 minutos

Num b/FE/02

Sinopsis. Este programa muestra el espectro electromagnético en forma breve; se comentan

algunas zonas como: infrarrojo, ultravioleta, rayos “X”, rayos gamma, luz visible. Asimismo, se

muestran algunos efectos y aplicaciones de las radiaciones.

También se hace referencia a la bioluminiscencia de algunos animales marinos.

Se analizan las características de la reflexión y refracción de la luz., los índices de refracción y

características de los espejos esféricos., las lentes cóncavas y convexas y las del color. Todo lo

anterior se relaciona con el funcionamiento del ojo y de la fibra óptica. Finalmente, se analizan las

características del rayo láser y sus aplicaciones

ANEXO 16

El descubrimiento de la luz infrarroja

(http://www.spitzer.caltech.edu/espanol/edu/ir/discovery.html)

Sir Frederick William Herschel (1738-1822) nació en Hannover, Alemania, y fue conocido como

músico y como astrónomo.

En el año 1800, Herschel hizo un descubrimiento muy importante. Estaba interesado en aprender

cuánto calor pasaba través de los filtros coloreados con los que observaba el sol, ya que había

notado que la cantidad de calor que transmitían dependía del color. Herschel pensó que los colores

en sí podrían filtrar distintas cantidades de calor, por lo que diseñó un experimento muy original para

comprobar su h ipótesis.

Herschel hizo pasar luz solar a través de un prisma de cristal para generar

un espectro: el arco iris , el cual se forma cuando la luz se divide en los

colores que la componen. Luego midió la temperatura de cada color. Para

ello Herschel utilizó tres termómetros con bulbos ennegrecidos para

absorber mejor el calor. Colocó un bulbo en cada color, mientras que

otros dos fueron colocados fuera del espectro, como muestras de control.

Al medir las temperaturas de la luz violeta, azul, verde, amarilla, naranja y

roja, notó que cada color tenía una temperatura mayor que los

termómetros de control, y que la temperatura de los colores del espectro

aumentaba al ir del violeta al rojo.

Después de realizar ese experimento, Herschel decidió medir la temperatura en una zona ubicada

un poco más allá de la luz roja del espectro, al parecer desprovista de luz. Para su sorpresa,

descubrió que esta región tenía la temperatura más alta de todas.

Herschel hizo otros experimentos con lo que llamó “rayos caloríficos”, que existían más allá de la

región roja del espectro. Encontró que eran reflejados, refractados, absorbidos y transmitidos igual

que la luz visible. Sir William había descubierto una forma de luz —o radiación— ubicada más allá

de la luz roja. Estos “rayos caloríficos” fueron posteriormente denominados rayos infrarrojos o

radiación infrarroja (el prefijo infra significa debajo ). El experimento de Herschel es importante no

sólo porque condujo al descubrimiento de los rayos infrarrojos, sino también porque fue la primera

vez que se demostró que había formas de luz imposibles de percibir con nuestros propios ojos. El

prisma y el espejo originales de Herschel se exhiben en el Museo Nacional de Ciencias e Industrias

de Londres, Inglaterra.

Documents

2° b433 33ysehizolaluz