Colegio Piamarta

Oración y trabajo

Depto. de Ciencias

Prof. S. Rivera.

GUÍA DE APRENDIZAJE FÍSICA

PRIMERO MEDIO

Guía Nº 3 Fecha de envío : Viernes 24/10/2011

Unidad Temática: La Luz

Contenido(s): Efecto Doppler

Reflexión en espejos planos , cóncavos y convexos

Refracción en lentes convergentes y divergentes

Aprendizaje(s) Esperado(s):

Diferenciar entre espejos planos, cóncavos y convexos, a través de la imagen obtenida

Diferenciar entre lentes convergentes y divergentes, por medio de la imagen obtenida.

Conocer el efecto Doppler.

Instrucciones: Luego de leer el contenido de ésta guía realiza las actividades propuestas. Podrás realizar correcciones y aclarar dudas los días de tutorías presenciales de apoyo

NOMBRE:……………………………………………...CURSO:……………..FECHA:……….

Efecto Doppler

Cuando un auto de la policía pasa a gran velocidad junto a nosotros tocando la sirena,

percibimos que el tono del sonido cambia; a medida que el auto se acerca se aprecia un tono más

agudo, y se percibe mas grave a medida que se aleja. Este fenómeno se conoce como efecto

Doppler, en honor al físico austriaco Christian J. Doppler.

Para comprender este fenómeno consideremos un auto policial en movimiento con sus

sirenas emitiendo sonido. El vehículo tiende a alcanzar las ondas sonoras que se propagan delante

de ella y a alejarse de las que se propagan detrás. Esto da por resultado que, para un observador

estático, aparentemente las ondas se compriman delante y se expandan detrás de la fuente en

movimiento.

Tal como lo muestra la figura, para José que está delante del auto le llegarán más

perturbaciones de onda por segundo por lo que aprecia una frecuencia mayor que la producida por

la fuente de sonido. En cambio, Anita que está parada detrás del vehículo le llegarán menos

perturbaciones por segundo y percibirá una frecuencia menor.

Cuando el receptor (R) y la fuente emisora (E) se mueven simultáneamente (a lo largo de

una misma recta), la frecuencia que detectará el receptor depende, naturalmente, de las velocidades

de ambos y está dada por:

Observa que los signos “+” en el numerador y “–” en el denominador corresponden a un

aumento de frecuencia (aproximación entre la fuente y el receptor). Por otra parte, los signos “-” en

el numerador y “+” en el denominador corresponden a una disminución de la frecuencia

(alejamiento entre la fuente y el receptor).

ESPEJOS

Por espejo se entiende toda superficie en la cual se produce la reflexión regular. Por

ejemplo, una lámina de metal, un vidrio pulido, la superficie de un lago o estanque en reposo.

Ópticamente, los espejos son superficies pulimentadas, opacas a la luz y que tienen buen

poder reflector. Según la forma de la superficie reflectora, los espejos se clasifican en:

� Planos

� Curvos: cóncavos o convexos

Definición de imagen

Se dice que un punto P' es la imagen de un punto P, cuando un haz luminoso procedente de

P concurre en P'. Si los rayos, que concurren en P' son realmente los rayos reflejados, hablamos de

imagen real (imágenes formadas delante del espejo); si los rayos que concurren en P' son

prolongaciones de los rayos reflejados, se habla de imagen virtual (imágenes formadas detrás del

espejo), ya que no tiene existencia real (la luz no pasa realmente por P', pero los rayos reflejados se

comportan como procedentes de P').

Espejos planos

En estos espejos, la imagen de un objeto es siempre

virtual, del mismo tamaño y derecha con respecto al plano

del espejo.

Nota: Un objeto real ubicado frente a un espejo plano da

origen a una imagen virtual, ubicada a la misma distancia

del espejo que el objeto. Todo espejo tiene un campo visual

que depende del tamaño y ubicación con respecto al

observador.

A los ojos del observador, los rayos reflejados parecieran venir desde un punto detrás del espejo. La

distancia del objeto al espejo (do) es igual a la distancia entre el espejo y la imagen (di).

Espejos curvos

Son aquellos que tienen por superficie reflectora un casquete esférico pulimentado. Se

divide en:

a) Cóncavos o convergentes: si está pulimentado en su parte interior, o

sea, si la reflexión se produce en la superficie cóncava.

b) Convexos o divergentes: si está pulimentado en su parte exterior, o sea,

si la reflexión se produce en la superficie convexa.

Elementos de un espejo esférico

� Centro de curvatura (c): es el centro de la esfera a la cual pertenece el espejo (es el centro de la

superficie esférica).

� Vértice del espejo (v): es el polo del casquete esférico o punto medio del espejo.

� Eje principal (cv): es la recta que une el centro de curvatura con el vértice del espejo.

� El radio de curvatura (r): distancia del centro de curvatura al espejo.

� El foco principal (f): es el punto del eje principal al cual concurren después de reflejarse todos

los rayos luminosos que inciden paralelos al eje principal.

� Plano focal: es un plano perpendicular al eje principal y que pasa por el foco principal.

� Distancia focal: es la distancia comprendida entre el foco principal y el vértice,

� Abertura del espejo: es el ángulo formado por 2 ejes secundarios extremos.

� Para espejos de pequeña abertura, el foco principal está situado en el punto medio del radio de

curvatura, o sea, la distancia focal f es igual a la mitad del radio de curvatura r.

Un espejo cóncavo o convergente hace converger la luz en el punto focal y es capaz de generar

distintos tipos de imágenes: virtuales o reales; más grandes, iguales o más pequeñas que el objeto; y

derechas o invertidas respecto de un objeto.

Un espejo convexo o divergente, en cambio, dispersa la luz y sólo produce imágenes virtuales,

pequeñas y derechas. El campo visual de un espejo convexo es mayor que el de uno plano y por ello

se usa en los retrovisores, pasillos de supermercados y estacionamientos.

Las Lentes

Son cuerpos transparentes limitados al menos por una superficie curva. Según sea la forma

de las superficies que la limitan, las lentes pueden ser convergentes o divergentes.

Las lentes convergentes se caracterizan por tener su centro más grueso y sus bordes más estrechos.

Las lentes convergentes, para objetos alejados, forman imágenes reales, invertidas y de menor

tamaño que los objetos.

Para objetos próximos se forman imágenes virtuales, derechas y de mayor tamaño.

Las lentes convergentes se utilizan en muchos instrumentos ópticos y también para la

corrección de la hipermetropía. Las personas hipermétropes no ven bien de cerca y tienen que

alejarse los objetos. Una posible causa de la hipermetropía es el achatamiento antero posterior del

ojo que supone que las imágenes se formarían con nitidez por detrás de la retina.

Las lentes divergentes, se caracterizan por tener su centro más angosto y sus extremos más

gruesos. Si las lentes son más gruesas por los bordes que por el centro, hacen diverger (separan) los

rayos de luz que pasan por ellas.

Tipos de lentes divergentes:

Las imágenes producidas por las lentes divergentes son virtuales, y más pequeñas.

La miopía puede deberse a una deformación del ojo, que hace que las imágenes se formen con

nitidez antes de alcanzar la retina. Los miopes no ven bien de lejos y tienden a acercarse demasiado

a los objetos. Las lentes divergentes sirven para corregir este defecto.

El ojo humano es un sistema óptico formado por lentes convergentes como la córnea y el

cristalino que proyectan una imagen invertida sobre la retina.

ACTIVIDADES PROPUESTAS

I. Selección múltiple: Selecciona la alternativa que creas correcta:

1. Una persona está parada frente a un espejo plano, si desea ver todo su cuerpo reflejado en el,

bastará que el espejo:

a) Tenga la misma altura de la persona.

b) Tenga la mitad de la altura de la persona.

c) Tenga el doble de altura que la persona.

d) Sea de buena calidad y de cualquier tamaño.

e) Sólo depende de la distancia espejo- persona.

2. Se ubica un objeto frente a un espejo cóncavo, si queremos que su imagen sea real, invertida

y se ubique entre el foco y el centro de curvatura, deberemos colocar el objeto:

a) En cualquier parte frente al espejo

b) Entre el foco y el vértice del espejo

c) En el foco del espejo.

d) En el centro de curvatura del espejo.

e) Más allá del centro de curvatura.

3. Se coloca un objeto en forma de T frente a un espejo plano, ¿cuál de las siguientes

alternativas nos muestra la imagen que se formará frente al objeto?

4. En una lente convergente se ubica un objeto entre el foco y la lente, entonces su imagen

será:

a) Invertida, real de menor tamaño que el objeto.

b) Derecha, real de mayor tamaño que el objeto.

c) Derecha, virtual de mayor tamaño que el objeto.

d) Invertida, real de menor tamaño que el objeto.

e) No se formará ningún tipo de imagen.

5. La imagen de una persona frente de un espejo plano tiene las siguientes características:

I) Es virtual y se forma sobre el espejo.

II) Es real y se forma detrás del espejo.

III) Es virtual y se forma detrás del espejo.

Es (son) verdadera(s)

a) Sólo I

b) Sólo II

c) Sólo III

d) Sólo I y III

e) Sólo II y III

6. Con respecto a anomalías del ojo humano, ¿cuál de las siguientes afirmaciones es

verdadera?

a) La miopía se debe a un achatamiento del globo ocular.

b) La hipermetropía se corrige con lentes divergentes.

c) En la miopía las imágenes se forman delante de la retina.

d) En la hipermetropía las imágenes que se forman en la retina son nítidas.

e) La miopía se corrige con lentes convergentes.

7. ¿Qué es lo más importante acerca del efecto Doppler?

a) Que el volumen del sonido aumenta cuando una fuente se acerca a un observador

b) Que el volumen del sonido disminuye cuando una fuente se acerca al observador

c) Que se percibe una mayor frecuencia cuando la fuente se acerca al observador

d) Que se percibe una menor frecuencia cuando la fuente se acerca al observador

e) Que la frecuencia cambia cuando la fuente o el observador se mueven.

8. Con respecto a los defectos del ojo humano, ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es

verdadera?

a) La miopía se debe a un achatamiento del globo ocular.

b) La hipermetropía se corrige con lentes divergentes.

c) En la miopía las imágenes se forman delante de la retina.

d) En la hipermetropía las imágenes que se forman en la retina son nítidas.

e) La miopía se corrige con lentes convergentes.

9. La figura muestra un objeto parado frente a un espejo cóncavo, detrás del espejo vemos una

imagen de mayor tamaño y derecha, entonces la persona debe estar parada:

a) Más allá del centro de curvatura.

b) Justo en el centro de curvatura.

c) Entre el foco y el centro de curvatura.

d) Entre el foco y el vértice del espejo.

e) Nunca sucede esto, en este tipo de espejo.

10. Al hacerse llegar rayos de luz paralelos al eje principal de un espejo cóncavo, estos

convergen:

a) En el foco

b) En el centro de curvatura

c) Entre el vértice y el foco

d) Entre el foco y el centro de curvatura

e) No convergen

11. La persona con miopía tiene problemas para ver de _ _ _ _ _ _ _ y esto se corrige usando un

lente _ _ _ _ _ _ _. La primera y la segunda palabra que faltan en la frase anterior están,

respectivamente, expresadas en la alternativa:

a) Lejos – divergente

b) Cerca – convergente

c) Lejos – convergente

d) Cerca – divergente

e) Ninguna de ellas.

12. En la figura se observa un objeto colocado frente a un espejo, a la derecha del espejo se

observan cuatro imágenes, la que muestra en forma correcta la imagen que corresponde a

ese objeto es:

a) P

b) Q

c) R

d) S

e) Ninguna de ellas es posible.

13. La siguiente fotografía ¿A qué defecto de la

visión corresponde?

a) Miopía

b) Hipermetropía

c) Astigmatismo

d) Presbicia

e) Daltonismo

14. ¿Qué afirmación es correcta respecto de los espejos?

I. En un espejo cóncavo los rayos divergen del foco

II. En espejos planos la imagen es del mismo tamaño que el objeto

III. Un espejo genera reflexión difusa

a) Solo I

b) Solo II

c) Solo III

d) I y II

e) Ninguna

II. Completar oraciones con los conceptos que faltan.

Una imagen virtual la podemos distinguir porque ______________________ Y porque

_________________________

Existen dos tipos de lentes, estos son _________________________________ y

___________________________________

En un espejo convexo, siempre se obtienen imágenes __________________________ Y

_______________________ que el objeto.

Existen tres tipos de espejos estos son: ___________________________________,

____________________________ y _____________________________

En un espejo cóncavo, se puede obtener una imagen virtual como cuando el objeto se ubica

_______________________________

III. Unir conceptos: Une los conceptos de la columna A, con las descripciones que

correspondan en la columna B.

COLUMNA A COLUMNA B

1 Imagen real

Cambio aparente de la frecuencia de un móvil que se mueve

con respecto a un observador.

2 Imagen virtual

Espejo que produce imágenes solo del mismo tamaño y

virtuales.

3 Espejo plano

Imagen que se forma detrás de un espejo.

4 Espejo cóncavo

Las personas que sufren esta enfermedad no pueden ver bien

las imágenes de lejos.

5 Lentes

convergentes

Espejo en los cuales la luz se concentra en un solo punto.

6 Lentes

divergentes

Imagen que se forma delante del espejo.

7 Efecto Doppler

Las personas que sufren esta enfermedad no ven bien las

imágenes de cerca.

8 Hipermetropía

Lentes donde se pueden obtener solo imágenes virtuales y más

pequeñas que el objeto.

9 Miopía

Lentes en los cuales la luz se concentra en un solo punto.