30 Julio 2020 OA 11 Explicar fenmenos luminosos

30 Julio 2020 OA 11: Explicar fenómenos luminosos, como la reflexión, la refracción, la interferencia y el efecto Doppler, entre otros, por medio de la experimentación y el uso de modelos, considerando: • Los modelos corpuscular y ondulatorio de la luz. • Las características y la propagación de la luz (viaja en línea recta, formación de sombras y posee rapidez, entre otras). • La formación de imágenes (espejos y lentes). • La formación de colores (difracción, colores primarios y secundarios, filtros).

Objetivo de aprendizaje para la actividad: conocer y comprender la naturaleza de la luz por medio de dos modelos corpuscular y ondulatorio de la luz.

Unidad 3: “La luz y su naturaleza”

¿Qué es la luz? La Luz es una forma de energía que emiten algunos objetos. A estos objetos llamamos fuentes luminosas. Hay dos tipos de fuentes de luz: - Naturales: como el Sol. - Artificiales: como las ampolletas. La mayor parte de las fuentes de luz artificiales funcionan con energía eléctrica.

Durante mucho tiempo fue un misterio para la ciencia que era exactamente la luz. En la actualidad y de acuerdo a estudios científicos se sabe que la luz es un tipo de energía que se propaga en forma de ondas. La luz no necesita un medio para propagarse.

El concepto de la luz a lo largo de la historia Modelo ondulatorio A finales del siglo XVII, el físico y matemático holandés Christian Huygens (1629 -1695) propuso que la luz tenía un comportamiento ondulatorio, ya que la propagación rectilínea, la reflexión y la refracción (fenómenos observados en la luz) eran perfectamente explicables mediante las ondas.

Las explicaciones que dio Huygens a algunos fenómenos observados en la luz, fueron las siguientes: • La luz se propaga en línea recta. • La reflexión de la luz.

Huygens consideraba que la luz era una onda longitudinal, al igual que el sonido, y que requería un medio material para propagarse, denominado éter.

Modelo corpuscular Al mismo tiempo que Huygens defendía su modelo, el físico inglés Isaac Newton (1643 -1727) propuso el modelo corpuscular, donde consideraba que la luz estaba compuesta por diminutas partículas (corpúsculos) emitidas desde una fuente luminosa.

Las evidencias presentadas por Newton fueron: • La luz se propaga en línea recta. Los corpúsculos serían como pequeños proyectiles que siguen una trayectoria rectilínea. • La formación de sombras. Se podría interpretar que los corpúsculos son detenidos por los obstáculos. • La reflexión de la luz en los objetos. Al igual que una bola de billar rebota en el canto de una mesa, los corpúsculos rebotan al encontrarse con ciertos obstáculos.

Pese a que el modelo de Newton podía explicar muchos de los fenómenos asociados a la luz, quedaban otros sin resolver, como la refracción y la difracción de la luz (aunque esta última no había sido observada en aquel tiempo). Dado el prestigio que gozaba Newton en su época, su modelo fue mucho más aceptado que el de Huygens.

En el año 1675, el astrónomo danés Ole Christensen Roemer (1644 -1710) logró realizar la primera medición rigurosa de la rapidez de la luz. Con los datos recabados, Roemer pudo establecer un valor de 2, 2 x 108 m/s para la rapidez de la luz.

20 Agosto 2020 OA 11: • Las características y la propagación de la luz (viaja en línea recta, formación de sombras y posee rapidez, entre otras).

A mediados del siglo XIX, el físico inglés James Clerk Maxwell (1831 -1879) planteó su teoría electromagnética. En ella relacionó fenómenos como la electricidad y el magnetismo con la luz. Maxwell realizó un notable desarrollo matemático de su teoría, que resumió en cuatro ecuaciones conocidas como las ecuaciones de Maxwell. Uno de los principales aspectos de la teoría de Maxwell era que las ondas electromagnéticas (entre las que se encuentra la luz visible) se producían por cargas eléctricas aceleradas, o fluctuaciones del campo eléctrico y/o magnético. A partir de esto, se pudo confirmar que las ondas electromagnéticas eran transversales. Tiempo después, la teoría electromagnética de Maxwell fue demostrada por Heinrich Hertz (1857 -1894).

Una onda electromagnética esta formada por un campo eléctrico ( E ) y un campo magnético ( B ), los cuales oscilan en forma perpendicular entre si y a la dirección de propagación de la onda.

En 1913, el físico danés Niels Bohr (1885 -1962), basándose en los estudios de Max Planck y de Rutherford, propuso un nuevo modelo de átomo. En este, el núcleo, de carga positiva, era orbitado por un electrón de carga negativa. Cuando el electrón salta de una órbita a otra, emite o absorbe un fotón de luz (partícula que cuantifica la energía electromagnética).

El electrón solo emite o absorbe energía en los saltos de una órbita permitida a otra. En dicho cambio emite o absorbe un fotón cuya energía es la diferencia de energía entre ambos niveles. Este fotón, según la ley de Planck tiene una energía:

Fotón: es la unidad fundamental de la luz que se libera en los saltos que los electrones efectúan al interior de los átomos desde una orbita de mayor energía a otra de menor.

Los fotones se liberan cuando un electrón salta de un nivel de energía mayor a uno menor y constituyen la luz. Los fotones no tienen masa y se mueven a 3 x 108 m/s, lo que se conoce como la velocidad de la luz en el vacío.

01 octubre 2020 Curriculum priorizado Nivel 1 OA 11: • Las características y la propagación de la luz (viaja en línea recta, formación de sombras y posee rapidez, entre otras).

El espectro electromagnético La luz es energía electromagnética que esta formada por distintos tipos de ondas electromagnéticas, las que se diferencian en su frecuencia, longitud de onda y energía asociada. Los distintos tipos de ondas electromagnéticas se ubican, solo para ordenarlas, en el llamado espectro electromagnético.

La radiación ionizante es un tipo de energía liberada por los átomos en forma de ondas electromagnéticas (rayos gamma o rayos X) o partículas (partículas alfa y beta o neutrones). La desintegración espontánea de los átomos se denomina radiactividad, y la energía excedente emitida es una forma de radiación ionizante.

Las radiaciones ionizantes son de tres tipos: • Partículas alfa α. Son núcleos de helio (formados por dos protones y dos neutrones). . • Partículas beta β. Son electrones o positrones y poseen una masa mucho menor que las partículas alfa, por lo que tienen mayor capacidad para penetrar en la materia. . • Rayos gamma γ.

Radiación ultravioleta Es una porción del espectro de mayor energía que la luz visible. Sus longitudes de onda oscilan entre los 10 -7 m y los 10 -8 m. Estimula la producción de vitaminas al incidir en la piel de algunos seres vivos. Sin embargo, una exposición mayor a este tipo de radiación aumenta la probabilidad de contraer cáncer a la piel. Aplicaciones Se utiliza para la desinfección de instrumental médico, la detección de residuos biológicos y en el control de algunas plagas de insectos.

Rayos de luz visibles Las ondas de luz visibles te permiten ver el mundo que te rodea. Las personas experimentan las diferentes frecuencias de luz visible como los colores del arco iris. Las frecuencias se mueven desde las longitudes de onda más bajas, detectadas como rojas, hasta las longitudes de onda visibles más altas, detectadas como tonos violetas. La fuente natural más notable de luz visible es, por supuesto, el sol. Los objetos se perciben como colores diferentes en función de las longitudes de onda de luz que absorbe un objeto y que refleja.

15 Octubre 2020 OA 11: Explicar fenómenos luminosos, como la reflexión, la refracción, la interferencia y el efecto Doppler, entre otros, por medio de la experimentación y el uso de modelos, considerando: • Los modelos corpuscular y ondulatorio de la luz. • Las características y la propagación de la luz (viaja en línea recta, formación de sombras y posee rapidez, entre otras).

Propagación de la luz y formación de sombras La comunidad científica acepta que la luz se comporta como onda y partícula. Sin embargo, la idea de luz como onda que viaja por el espacio no es practica para el estudio de algunos fenómenos luminosos. Por lo tanto es mas sencillo considerarla como rayos de luz que se propagan en línea recta.

Cuando se alinean dos ranuras y se iluminan desde un extremo, es posible observar que la luz pasa a través de ellas. En la pantalla se puede constatar, además, que la luz adopta la forma de la ranura.

Dependiendo de los medios materiales con los cuales interactúe la luz, estos se clasifican en: • • • Transparentes, cuando la luz puede atravesarlos. Opacos, si la luz no puede pasar a través de ellos. Translúcidos, cuando una parte de la luz los atraviesa.

La forma de la sombra es de igual silueta que la del objeto. Esto ocurre debido a que la luz viaja en línea recta Cuando el tamaño de la fuente de luz es similar al objeto, se genera una zona de sombra(mas oscura) y una de penumbra (que varia de oscura a tenue)

29 octubre 2020 OA 11: Explicar fenómenos luminosos, como la reflexión, la refracción, la interferencia y el efecto Doppler, entre otros, por medio de la experimentación y el uso de modelos, considerando: • Los modelos corpuscular y ondulatorio de la luz. • Las características y la propagación de la luz (viaja en línea recta, formación de sombras y posee rapidez, entre otras).

¿Con qué rapidez se mueve la luz? La velocidad de la luz en el vacío es una constante universal con el valor de 299 792 458 m/s (186 282, 397 mi/s), aunque suele aproximarse a 3· 108 m/s. Se simboliza con la letra c, proveniente del latín celéritās (en español, celeridad o rapidez).

La velocidad de la luz en el vacío es de 299. 792. 458 kilómetros por segundo (cerca de la cifra redonda de 300. 000 km/s). El Sol se encuentra a 150 millones de km de la Tierra y la luz tarda sólo ocho minutos y 20 segundos en recorrer esa distancia.

½½ Cerca del año 1600, el astrónomo Johannes Kepler pensaba que la rapidez de la luz era infinita.

https: //www. curriculumnacional. cl/portal/Educacion. General/Ciencias-Naturales-1 -Medio-Eje-Fisica/CN 1 M-OA -11/133840: Como-se-midio-por-primera-vez-la-velocidadde-la-luz

Las propiedades ondulatorias de la luz Así como en las ondas sonoras se pueden observar algunas propiedades ondulatorias, en la luz también se pueden reconocer dichas propiedades.

¿Qué es la reflexión de la luz? La reflexión de la luz es el cambio de dirección de los rayos de luz que ocurre en un mismo medio después de incidir sobre la superficie de un medio distinto.

Este fenómeno consiste: • En el cambio de dirección que experimentan los rayos de luz cuando inciden en un medio material. • Cuando un haz de luz rebota sobre una superficie, se genera otro haz de iguales características, que conserva la misma velocidad, pero cambia de dirección.

Características de la reflexión • La luz que llega al cuadro (espejo) se refleja, es decir, incide en su superficie y luego llega hasta nuestros ojos.

Ley de reflexión

Rayo reflejado: Es el rayo que rebota (sale) de la superficie P. (2) Normal: Es la línea (imaginaria) perpendicular a la superficie P. (3) Ángulo de incidencia (i): Es el ángulo formado entre el rayo incidente y la normal. (4) Ángulo de reflexión (r): Es el ángulo formado entre el rayo reflejado y la normal.

Cuando un haz de luz se refleja sobre cualquier superficie: • • Presenta un comportamiento regular. Sus características se encuentran determinadas por las leyes de la reflexión.

En la reflexión no cambia la velocidad de la luz v, ni su frecuencia f, ni su longitud de onda λ.

Tipos de reflexión Una superficie puede reflejar la luz de dos formas: 1. Reflexión especular. 2. Reflexión difusa

Reflexión especular: Se produce cuando las irregularidades del medio son pequeñas en comparación con la longitud de onda de la luz incidente y se proyectan varios rayos sobre este.

Reflexión difusa