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Liceo Politécnico Ciencia y TecnologíaDepartamento de ciencias Asignatura: FísicaProfesores: Raúl Maturana B Javier Rubio .
GUÍA SEGUNDOS MEDIOS (UNIDADES PENDIENTES NO TRATADAS EN 1ºMEDIO 2019)
UNIDAD: LA LUZ
OBJETIVOS: 1) Conocer los aspectos básicos de la naturaleza y propagación de la luz.
2) Comprender fenómenos luminosos como la reflexión, la refracción, la interferencia y el efecto Doppler.
3) Reconocer las características de las ondas electromagnéticas.
INSTRUCCIONES:
- A continuación, se entrega un resumen general de la primera parte de la unidad cuyos objetivos se señalan al comienzo de la guía, luego, al término del resumen, hay actividades para que las desarrolles en tu casa. Estas actividades serán de carácter formativo, pero es importante que las envíes desarrolladas al correo señalado más abajo, con el objeto de ir evaluando tu progreso y si algo no entiendes no dudes en consultar al correo.
- Tanto las actividades como las consultas deben ser enviadas al siguiente correo: [email protected] . Cuando envíen las actividades no olviden señalar su nombre, el curso y el nombre del profesor. Los cursos que atiende el profesor Raúl Maturana son los siguientes: 2ºA, 2ºB, 2ºD, 2ºF, 2ºG y 2ºI. Los cursos que atiende el profesor Javier Rubio son los siguientes: 2ºC,2ºH y 2ºE.
- Fecha máxima de envío de las actividades desarrolladas: 31 de marzo, a las 17:00 horas.
- Junto con el resumen, tú puedes visitar las siguientes páginas que te ayudarán a comprender y complementar tus aprendizajes. Recuerda que el único que gana en todo esto eres tú. Cuídate y quédate en la casa.
Páginas de Internet
- aprendoenlinea.mineduc.cl : cuando visites esta página debes ir a estudiante, luego otras asignaturas 1ºM y ver los tres primeros videos de la unidad LUZ Y ÓPTICA GEOMÉTRICA, que son un resumen de esta parte de la unidad.
- https://www.queeslaluz.com/como-se-propaga-la-luz/# - https://www.fisic.ch/contenidos/ondas-y-la-luz/interferencia-de-la-luz/ - https://www.fisic.ch/contenidos/ondas-y-la-luz/efecto-doppler/ - https://prezi.com/wg0vspnnqp7b/efecto-doppler-en-la-luz/ - https://www.ecured.cu/Ondas_electromagn%C3%A9ticas - Libro de Física 1º y 2º de la página de internet aprendoenlinea.mineduc.cl, desde la página 34 hasta la
página 56.
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¿QUÉ ES LA LUZ?OBJETIVO 1): CONOCER LOS ASPECTOS BÁSICOS DE LA NATURALEZA Y PROPAGACIÓN DE LA LUZ.
La luz es una forma de la energía radiante que se propaga en forma de ondas. Las ondas que se pueden propagar en el vacío se llaman ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS como las de radio, la luz, los rayos X y otras.Actualmente se acepta el hecho de que la luz parece tener una doble naturaleza: en su propagación se comporta como onda y en su interacción con la materia, con carácter corpuscular.El exponente principal de una de ellas, denominada teoría corpuscular (del latín corpusculum, que significa, cuerpecillo, partícula), fue Isaac Newton y el de la otra, denominada teoría ondulatoria, Christiaan Huygens.
La luz es una radiación electromagnética.
El ojo únicamente es sensible a las ondas electromagnéticas de frecuencias entre 430.000 GHz y 750.000 GHz, aproximadamente.
La luz habitual, o también conocida como luz blanca, es una mezcla de oscilaciones electromagnéticas de diversas frecuencias, correspondientes a diferentes colores. Newton obtuvo el clásico espectro de colores, haciendo incidir sobre un prisma la luz solar procedente de la rendija de una persiana. Este fenómeno se conoce como dispersión cromática, o de colores, de la luz.
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¿Cómo viaja la luz en el vacío?A pesar de que las dos son ondas, el sonido y la luz presentan muchas diferencias importantes. El sonido es una onda de presión longitudinal. Esto quiere decir que la propiedad que oscila es la presión del medio por el que se propaga (el aire), y que además lo hace en la dirección de propagación. Viene a ser parecido al movimiento de un acordeón o de un muelle si lo agitamos por uno de sus extremos.
La presión es una magnitud referente al aire, es decir, necesitamos de un medio material para que exista. Sin aire, no hay presión, por lo que tampoco pueden haber oscilaciones, y sin éstas no hay sonido. Por eso se dice que el sonido es una onda mecánica.
¿Cómo se propaga la luz?Por el contrario, la luz es una onda electromagnética transversal. Quiere decir que lo que oscila es electricidad y magnetismo. Piénsalo, ni la electricidad ni el magnetismo necesitan de aire para existir: un imán funciona en el espacio, y los electrones pueden viajar por el vacío (un ejemplo son las antiguas teles de rayos catódicos). Lo de longitudinal se refiere a la forma en la que oscila: perpendicular a la dirección de propagación. Es el caso de las olas del mar: avanzan hacia la costa, pero se mueven de arriba a abajo.
Propiedades de las ondas
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 velocidad de la luz depende del medio en el cual se propaga y de su longitud de onda (característica para cada color)
La velocidad de propagación de la luz en el vacío es aproximadamente de:
C≈300.000 km /seg
La luz es una onda que se propaga en línea recta, en todas las direcciones, y forma sombras.
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.
Las ondas electromagnéticas se clasifican según su frecuencia como puede verse en el siguiente diagrama.
Te recomiendo que revises el primer video de la página de internet aprendoenlinea.mineduc.cl
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OBJETIVO 2): COMPRENDER FENÓMENOS LUMINOSOS COMO LA REFLEXIÓN, LA REFRACCIÓN, LA INTERFERENCIA Y EL EFECTO DOPPLER.
Reflexión de la luz
La luz se refleja cuando incide sobre una superficie material
La luz se refleja en las superficies pulimentadas y se difunde en las superficies rugosas. Si un objeto no refleja luz, se nos muestra como un objeto totalmente negro.
Se distinguen dos tipos de reflexión:
Reflexión especular: la luz se refleja sobre una superficie pulimentada, como un espejo.
En rojo, el rayo incidente en negro, el rayo reflejado y en azul la normal.
Reflexión difusa: la luz se refleja sobre una superficie rugosa y los rayos salen rebotados en todas direcciones.
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Refracción de la luz (te recomiendo que veas el segundo video de la página aprendoenlinea.mineduc.cl , ir a estudiante 1ºmedio, 2º unidad la luz)
Cuando se introduce un lápiz en un vaso lleno de agua se observa que este parece estar partido.
Si se pone una lupa a la luz del Sol o de una bombilla se observa que el rayo cambia de dirección. Estos son fenómenos de refracción.
La refracción de la luz consiste en el cambio de dirección que experimenta el rayo luminoso al pasar de un medio a otro.
Si la luz pasa de un medio a otro disminuyendo su velocidad, el rayo refractado se acerca a la normal, si es al contrario se aleja.
Cuando el rayo luz atraviesa un diamante disminuye su velocidad, por tanto el rayo se acerca a la normal.
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En física, la interferencia es un fenómeno en el que dos o más ondas se superponen para formar una onda resultante de mayor, menor o igual amplitud. El efecto de interferencia puede ser observado en todos los tipos de onda, como ondas de luz, radio, sonido, entre otros.
(Te recomiendo que veas el tercer video de la página aprendoenlinea.mineduc.cl, ir a estudiante 1ºmedio, 2º unidad la luz)Recuerda lo más importante
La luz: es una onda transversal
La luz es una onda electromagnética que no requiere un medio material para su propagación. La velocidad de propagación de la luz depende del medio. En un medio homogéneo, la luz se propaga en línea recta.
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La luz se refleja en las superficies pulimentadas y se difunde en las superficies rugosas. Si un objeto no refleja luz, se nos muestra como un objeto totalmente negro.
La refracción de la luz consiste en el cambio de dirección que experimenta el rayo luminoso al pasar de un medio a otro.
EFECTO DOPPLER
Un micrófono inmóvil registra las sirenas de los automóviles de policía en movimiento en diversos tonos, dependiendo de su dirección relativa.
Cambio de la longitud de onda provocado por el movimiento del emisor.Efecto Doppler del flujo del sonido alrededor de un auto.
El efecto Doppler, llamado así por el físico austriaco Christian Andreas Doppler, es el cambio de frecuencia aparente de una onda producido por el movimiento relativo de la fuente respecto a su observador. Hay ejemplos cotidianos del efecto Doppler en los que la velocidad a la que se mueve el objeto que emite las ondas es comparable a la velocidad de propagación de esas ondas. La velocidad de una ambulancia (50 km/h) puede parecer insignificante respecto a la velocidad del sonido al nivel del mar (unos 1235 km/h), sin embargo, se trata de aproximadamente un 4 % de la velocidad del sonido, fracción suficientemente grande como para provocar que se aprecie claramente el cambio del sonido de la sirena desde un tono más agudo a uno más grave, justo en el momento en que el vehículo pasa al lado del observador.En el caso del espectro visible de la radiación electromagnética, si el objeto se aleja, su luz se desplaza a longitudes de onda más largas, produciéndose un corrimiento hacia el rojo. Si el objeto se acerca, su luz presenta una longitud de onda más corta, desplazándose hacia el azul. Esta desviación hacia el rojo o el azul es muy leve incluso para velocidades elevadas, como las velocidades relativas entre estrellas o entre galaxias, y el ojo humano no puede captarlo, solamente medirlo indirectamente utilizando instrumentos de precisión como espectrómetros. Si el objeto emisor se moviera a fracciones significativas de la velocidad de la luz, sí sería apreciable de forma directa la variación de longitud de onda.
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OBJETIVO 3): RECONOCER LAS CARACTERÍSTICAS DE LAS ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS.
Características de las ondas electromagnéticas
No fue sencillo para los físicos del siglo XIX comprender la naturaleza de estas ondas. Reconocieron que se trataba de ondas transversales pero, como conocían razonablemente las ondas mecánicas, buscaban afanosamente el medio material en el que "debían" propagarse las ondas electromagnéticas.
El mismo Maxwell afirmó, en 1865 respecto de las ondas electromagnéticas, que "lo que oscila es una sustancia etérea…", afirmación que fue sostenida por muchos otros aún en los inicios del siglo XX. ¡Era necesario encontrar el éter, entonces!
Se necesitó del talento y de la audacia de Alberto Einstein (1905) para reconocer que las ondas electromagnéticas pueden propagarse aún en ausencia de un medio material. Esto significa que las ondas electromagnéticas se propagan tanto en el vacío como en medios materiales.
Pero queda aún otra sorpresa: la teoría electromagnética de Maxwell predecía que todas las ondas electromagnéticas se propagan (en el vacío) con la misma velocidad. Esa sorprendente predicción fue confirmada experimentalmente por Heinrich Hertz (1857-1894), quien verificó mediante ingeniosos y laboriosos experimentos que las ondas electromagnéticas se propagan, en el vacío, con una velocidad de aproximadamente 300.000 km/s.
¡Qué coincidencia !
Entonces la sorpresa es doble: no sólo se propagan todas con la misma velocidad, sino que su valor coincide con el de la velocidad de propagación de la luz. Ese valor de la velocidad de la luz en el vacío, es el que se denomina c. Entonces podríamos arriesgarnos y pensar que la luz es una parte de una serie o conjunto de radiaciones electromagnéticas. Este salto cualitativo fue muy grande y permitió un proceso unificador en el conocimiento científico.
Retomaremos esta coincidencia más adelante; por ahora, teniendo en cuenta que las demás características de las ondas electromagnéticas son comunes al resto de las ondas transversales, podemos decir que cumplen con la condición de que su longitud de onda es inversamente proporcional a su frecuencia f.
Espectro electromagnético
Ese conjunto de radiaciones electromagnéticas que citábamos es lo que llamamos "espectro electromagnético", que está asociado con la frecuencia de las ondas (recordar que ella, la frecuencia f, representa la cantidad de oscilaciones que se producen en un segundo o sea la rapidez de vibración de la onda.Así, por ejemplo, si una onda tiene una frecuencia de 3 x 107 Hz (Hertz) está oscilando 30.000.000 de veces por segundo. Aunque parezca muy grande, esta frecuencia resulta baja para las ondas electromagnéticas.
A su vez, la frecuencia depende de la energía que liberan los electrones o los átomos que generan la onda electromagnética al vibrar en los conductores eléctricos: cuanta mayor energía liberen tanto mayor será la frecuencia o rapidez de vibración.
© Wikimedia Commons
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Al ordenar todo esto en un esquema en el que se representa la onda variando continuamente su longitud y su frecuencia se obtiene el espectro electromagnético.En un extremo del mismo aparecen ondas de baja frecuencia y gran longitud de onda, mientras que en el extremo opuesto están las de altísima frecuencia y muy pequeña longitud de onda. La energía de esas ondas va creciendo desde un extremo hasta el otro.
GUÍA DE TRABAJO 1
NOMBRE ALUMNO(A): CURSO FECHA
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PROFESOR:
Objetivo: Conocer los aspectos básicos de la naturaleza de la luz y propagación de la luz. Instrucciones: a continuación, hay una serie de preguntas que debes responderlas con letra clara y con un máximo de tres líneas y un mínimo de una línea, para ello observa los videos recomendados o consulta el libro de física.
1.- Con respecto al medio de propagación ¿qué tipo de onda es la luz?
2.- Se sabe que las ondas se pueden clasificar a partir de la dirección de su propagación, en relación con la vibración de las partículas del medio, por lo tanto de acuerdo a esto ¿qué tipo de onda es la luz?
3.- A lo largo de la historia hay distintos modelos explicativos del concepto que se tiene de la luz. Explique brevemente los siguientes modelos :a) Modelo Corpuscularb) Modelo Ondulatorioc) Teoría electromagnéticad) Modelo dual
5.- ¿De qué manera simple puedo demostrar que la luz se propaga en línea recta? 6.- ¿Cuál es la rapidez de la luz en el vacío en km/s y en m/s?
GUÍA DE TRABAJO 2
NOMBRE ALUMNO(A): CURSO FECHA
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PROFESOR:
Objetivo: Comprender fenómenos luminosos como la reflexión, la refracción, la interferencia y el efecto Doppler.
Instrucciones: Dadas las siguientes aseveraciones marca con una V si la aseveración es verdadera y con una F si la aseveración es falsa. Luego justifica cada una de las afirmaciones falsas.
ASEVERACIONES V o F
1. En la refracción de la luz, cuando un rayo de luz pasa desde el aire al agua el ángulo de incidencia es igual al ángulo de refracción.
2. Los medios materiales ofrecen resistencia al paso de la luz.
3. A través del experimento de interferencia que realizo Tomás Youn, se comprobó que la luz tenía un comportamiento ondulatorio.
4. La refracción se produce cuando una onda pasa de un medio transparente a otro opaco.
5. En la refracción, el rayo cambia de dirección al pasar de un medio a otro.
6. El arco iris se forma por efecto de la reflexión de la luz blanca.
7. Un objeto que absorba todas las frecuencias el cerebro lo "ve" negro.
8. En la reflexión, el ángulo de la onda reflejada no es igual al ángulo de la onda incidente.
9. Con el efecto Doppler se comprueba que el universo se expande con mayor aceleración.
10. La luz se refleja en las superficies rugosas y se difunde en las superficies pulimentadas.
11. La dispersión de la luz consiste en la separación de la luz en sus colores componentes, por efecto de la refracción.
12. Según el efecto Doppler de la luz, cuando una fuente de luz se aproxima al observador la frecuencia disminuye.
JUSTIFICACIÓN ASEVERACIONES FALSAS:
GUÍA DE TRABAJO 3
NOMBRE ALUMNO(A): CURSO FECHA
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PROFESOR:
Objetivo: Reconocer las características de las ondas electromagnéticas.
Instrucciones: Encierre en un círculo la alternativa correcta
1. En el espectro electromagnético las ondas con mayor longitud de onda son las _____________________ mientras que las con mayor frecuencia son los _________________. Las palabras que deben ir en cada espacio respectivamente son:a) ondas de radio - rayos gamab) infrarrojas - rayos ultravioletac) microondas - rayos xd) ondas de radio - rayos xe) microondas - rayos gamma
2. Respecto a las ondas electromagnéticas que están en el espectro visible, se cumple que:a) La luz roja siempre viaja más rápido que el resto de los coloresb) La luz violeta siempre viaja más lento que el resto de los coloresc) En el interior de un medio dispersivo viajan todos los colores a igual rapidezd) En el vació todos los colores viajan con la misma rapideze) En un prisma la luz amarilla viaja más lento que la luz verde
3. Rodrigo se encuentra en la playa iluminado por la luz del Sol, se ve que viste de polera amarilla, pantalón azul y zapatillas blancas. Esto quiere decir que la polera ___________ la luz amarilla, el pantalón ________________ la luz azul y las zapatillas _________________ la luz del Sol. Las palabras que deben ir en cada espacio respectivamente son:a) Absorbe - absorbe - absorbenb) Refleja - refleja - reflejanc) Absorbe - absorbe - reflejand) Refleja - absorbe - absorbene) Absorbe - refleja - reflejan.
4.- ¿Cuál de las siguientes ondas no es una onda electromagnética?
a) Ondas de TV b) microondas c) onda Polar d) Rayos X e) rayos gamma
