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1. Las ondas sonoras suelen caracterizarse por su frecuencia, sin embargo, al describir a las electromagnéticas lo más común es dar su longitud de onda. Calcula el rango de longitudes de onda correspondientes a la propagación de la luz en el aire. Indica las principales fuentes de incertidumbre en los resultados obtenidos.

Comentario. En el rango de 430 000 GHz a 750 000 GHz hay toda una gama de oscilaciones de diferentes frecuencias que, al incidir en el ojo, producen las sensaciones de los diversos colores a que estamos acostumbrados: rojo, anaranjado, amarillo, verde, azul, índigo (añil) y violeta. Los colores representan, pues, a los efectos de la percepción luminosa, algo similar que los tonos (agudos, bajos) en lo que se refiere a la percepción sonora. La luz habitual es una mezcla de oscilaciones electromagnéticas de diversas frecuencias.

Las ondas electromagnéticas de frecuencias inferiores a las que provocan la sensación de rojo se denominan infrarrojas y las de frecuencias superiores a las que producen la sensación de violeta, ultravioleta.

Al elevarse la temperatura de los cuerpos podemos detectar en nuestra piel la radiación infrarroja que ellos emiten, la cual, sin embargo, no es percibida por nuestro ojo. Pero hacia los 500 ºC la radiación empieza a hacerse visible. Ello se debe a que el cuerpo comienza a emitir, además de oscilaciones electromagnéticas infrarrojas, otras de frecuencias mayores, a las que el ojo sí es sensible.

2. Como sabes, la prolongada exposición a los rayos solares puede resultar dañina para la salud, entre otras cosas, debido a las radiaciones ultravioletas procedentes del Sol. Interpreta el concepto de radiación ultravioleta desde el punto de vista de las ideas expresadas en los párrafos anteriores.

Comentario. Pese a la pequeña parte que representa la luz dentro del espectro de ondas electromagnéticas, ella tiene excepcional importancia en la vida de los seres humanos. Se afirma que la mayoría de las personas adquiere más del 90 % de la información que posee a través del ojo, por medio de la luz. Sin esta no serían posibles importantes procesos que ocurren en la naturaleza, ni tampoco el funcionamiento de ciertos equipos e instrumentos modernos creados por el hombre. En la tabla 4.1 se ofrece un listado de algunos hechos relevantes relacionados con la luz.

3. Proyecta la luz de una linterna sin lente sobre una pantalla, por ejemplo, una hoja de papel, y a continuación coloca un cuerpo opaco entre la linterna y la pantalla. a)¿Qué sucedería con la forma de la sombra del cuerpo si la luz no se propagase en línea recta? b) Observa cómo varía el tamaño de la sombra en dependencia de las distancias entre la linterna, el cuerpo y la pantalla. c) Explica los resultados obtenidos con ayuda de un esquema.

4. Modela un eclipse de Luna y otro de Sol, utilizando una linterna y dos cuerpos, uno mayor que otro.

5. Experimental. Indaga acerca de la “cámara oscura”. Construye una y explica su funcionamiento mediante el trazado de rayos.

7. Describe ejemplos concretos que ilustren la reflexión, absorción y transmisión de la luz.

8. ¿De qué depende la visibilidad de los cuerpos que nos rodean?

9. Los observatorios astronómicos suelen ubicarse en zonas alejadas de las ciudades. Da algunas razones para ello.

10. ¿Con luz de cual color es necesario iluminar un pedazo de papel rojo para que deje de ser visible?

Comentario. La luz que llega a nuestros ojos procedente de un objeto cualquiera, inevitablemente se cruza en su camino con la emitida por otros muchos cuerpos y, sin embargo, esto no la modifica. De lo contrario veríamos al objeto que miramos con un aspecto o color diferente cada vez que cambiaran los que lo rodean. De aquí se desprende la siguiente conclusión:

 

Cuando varios haces luminosos se cruzan entre sí, ellos no se modifican, se comportan de modo independiente. Cabe señalar que esta es una característica no solo de la luz, sino de las ondas en general.

 

11. Coloca un cuerpo de vidrio plano, de forma semicircular o rectangular, sobre una hoja de papel blanco en la que se ha trazado una línea recta, que hará las veces de perpendicular a la superficie del cuerpo en el punto de incidencia. Haz incidir sobre el cuerpo un haz de luz estrecho en diversas direcciones y busca posibles regularidades en la refracción de la luz.

Comentario. Los experimentos permiten establecer, además, una ecuación que sintetiza la relación que hay entre los ángulos de incidencia y de refracción (medidos respecto a la perpendicular al plano en el punto de incidencia), denominada segunda ley de la refracción.

1. Si el ángulo de incidencia es de 0°, el ángulo de refracción también es de 0°. Por otra parte, a medida que aumenta el ángulo de incidencia, también aumenta el ángulo de refracción (fig. 4.19b).

 

2. Cuando el haz de luz pasa de un medio a otro en que su velocidad es menor (por ejemplo, del aire al agua o al vidrio), el rayo refractado se acerca a la perpendicular a la superficie en el punto de incidencia. Y a la inversa, si pasa de un medio a otro en que su velocidad es mayor (por ejemplo, del agua o vidrio al aire), el rayo refractado se aleja de dicha perpendicular.

 

12. Indaga acerca de las aplicaciones de las fibras ópticas en medicina y en las comunicaciones.

 

13. Una cuchara pulida funciona como un espejo. ¿Cuál de sus caras lo hace como un espejo cóncavo y cuál como convexo?

14. Utiliza una lente convergente (sirven una lupa, las lentes de algunos espejuelos, etc.) y ensaya la concentración de luz solar mediante ella. Determina, aproximadamente, la distancia focal de la lente y evalúa las principales fuentes de incertidumbre en el resultado. Si la lente es relativamente grande y su distancia focal pequeña, tal vez puedas encender un pedazo de papel con ella.

 

15. Compara entre sí la formación de imágenes en una cámara fotográfica y en la retina del ojo humano.

16. Describe el funcionamiento del microscopio óptico, utilizando los términos de entrada y salida.

17. Construye una cámara oscura y observa algunas imágenes formadas en ella, por ejemplo, de una ventana, de la llama de una vela, etc. Compara las características de dichas imágenes con la de los objetos reales a que corresponden. Mediante un esquema y el trazado de rayos, explica la formación de las imágenes en la cámara oscura.

 

18. Sitúa una moneda en un platillo, y encima de este coloca un vaso de pared lisa y transparente. La moneda puede verse mirando a través de la pared del vaso, pero si se vierte agua en él, deja de ser visible. ¿Cómo se explica esto?

 

19. Construye la imagen de una flecha formada por una lente convergente cuya distancia focal es 5 cm. Considera los casos en que la flecha se sitúa:

a) 10 cm y b) 7 cm. Describe las características de la imagen en cada caso. ¿Cuántas veces mayor (o menor) será la imagen que el objeto? Comprueba tus conclusiones mediante un experimento.

20. En un día en que la Luna se ve prácticamente completa, temprano en la mañana, coge una regla y, con el brazo bien extendido, mide su diámetro aparente. Dibuja un esquema de la Luna, los rayos que van desde los extremos del diámetro medido hasta el ojo, y la regla. Utiliza dicho esquema para determinar el diámetro de la Luna, conociendo que está a unos 380 000 km de nosotros.

Bibliografía

Colectivo de autores. Enseñanza de la física elemental. Editorial Pueblo y Educación

Colectivo de autores. Programa de Ciencias Naturales para Secundaria Básica noveno grado.

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