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INSTITUCION EDUCATIVA OCTAVIO
HARRY-JACQUELINE KENNEDY
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Guía de aprendizaje por núcleos temáticos |
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Docente: |
JORGE MARIO LÓPEZ GONZÁLEZ |
Período: |
3° |
Año: |
2020 |
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Grado: |
11° |
Áreas por Núcleos
Temáticos: |
FÍSICA |
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Objetivos de grado por núcleo
temático: |
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1. Comprender la dinámica y adquirir conocimientos
sobre la materia y las propiedades de la misma, como parte del estudio de los
objetos y las sustancias y los cambios termodinámicos de ellos. |
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Competencias: |
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1. CONCEPTUAL 2. PROCEDIMENTAL 3. ACTITUDINAL |
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Indicadores de desempeño: |
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1. (CONCEPTUAL) Reconoce las
características de la luz. 2. (PROCEDIMENTAL) Conoce y
aplica ecuaciones que rigen la luz. 3. (ACTITUDINAL) Comprende la
importancia del cuidado de los ojos y la visión.. |
FECHAS: Octubre 1 al 22.
1. Introducción:
LA LUZ
Controversia
Newton - Huygens
Dos
modelos han sido propuestos para explicar la naturaleza de la luz: el modelo
ondulatorio y el modelo
corpuscular. Isaac Newton, tras descubrir en 1666 y explicar la
descomposición de la luz blanca en colores, enunció la primera teoría
corpuscular rigurosa sobre la naturaleza de la luz. Consideraba que la luz
está formada por partículas en movimiento con una velocidad de traslación fija.
Su
teoría podía explicar:
-
La propagación rectilínea de la luz, que queda
justificada por el principio de inercia, y explica la formación de sombras y
penumbras.
-
La reflexión de la luz, para explicarla supone
que un rayo de luz rebota en un espejo de la misma manera que lo hace una
pelota en una pared.
-
La refracción de la luz, para explicarla suponía
que los corpúsculos de luz, al acercarse a la superficie de separación de los
dos medios, experimentan una atracción por parte de ésta, por lo que la
dirección de la velocidad en el segundo medio se acerca a la normal. Llegó a la
contradictoria conclusión de que la luz viaja a mayor velocidad en el agua que
en el aire.
-
Los colores que componen la luz blanca se deben
a diferentes clases de corpúsculos. La teoría ondulatoria propuesta por Huygens en 1678 supone “la luz
como un movimiento vibratorio que se propaga mediante ondas mecánicas en un
medio elástico ideal llamado éter”. (El éter sería un medio sutil que lo llena todo
incluido el vacío y de una elasticidad perfecta). Esta teoría explicaría la propagación,
reflexión y refracción de la luz. Llegó a la conclusión de que la velocidad de
la luz es menor en el agua o el vidrio que en el aire.
T.
Young a principios del s. XIX logró producir interferencias, que, junto a otros
fenómenos como la polarización, que no se podían explicar mediante la teoría
corpuscular llevó a los científicos a aceptar cada vez más la teoría
ondulatoria. Posterior mente Jean Fresnel realizando experimentos de
difracción, puso en evidencia que tales experimentos sólo admiten una
explicación ondulatoria de la luz.
Maxwell
en 1873 desarrolló una teoría cuya conclusión fundamental es que la luz es una onda electromagnética. Esta
teoría fue confirmada experimentalmente
por H.R. Hertz.
La
doble naturaleza de la luz
A
principios de siglo XX, el descubrimiento del efecto fotoeléctrico que consiste en la emisión de electrones de
un conductor debido a la luz que incide sobre su superficie, no podía explicarse
mediante la teoría electromagnética. En 1905, Einstein con el fin de explicar el efecto fotoeléctrico,
postuló que la energía de un haz luminoso está concentrada en paquetes o fotones.
Otra confirmación de que la luz está formada por fotones es el efecto Compton.
Ello supone la necesidad de
aceptar la doble naturaleza de la luz. Los fenómenos de propagación
de la luz se explican mejor dentro de la teoría ondulatoria
electromagnética, mientras que la interacción entre la luz y la materia,
en los procesos de absorción y emisión encuentran su mejor explicación dentro
de la teoría corpuscular.
Podemos definir la luz como “la
energía electromagnética que emiten los cuerpos cuando se excitan sus átomos o
la que emiten algunos dispositivos eléctricos; unas veces se manifiesta como
onda y otras como corpúsculo”
Actividad:
Cita y explica, brevemente, dos fenómenos físicos a favor de la teoría
ondulatoria de la luz.
Actividad:
Cita y explica, brevemente, dos fenómenos físicos a favor de la teoría
corpuscular de la luz.
PRODUCCIÓN
Y PROPAGACIÓN DE LA LUZ:
Las
fuentes de luz son los objetos luminosos, todos los objetos se hacen luminosos
cuando se les calienta a una temperatura suficientemente alta. Los objetos no
luminosos los vemos cuando han sido iluminados por los focos luminosos. Tanto
las fuentes luminosas como los objetos totalmente iluminados emiten igualmente
luz en todas direcciones.
En
un medio transparente y homogéneo la luz se propaga en línea recta. La recta
que muestra la dirección de propagación de la luz se denomina rayo.
La
sombra proyectada por un objeto es una consecuencia de la propagación
rectilínea de la luz, sus límites los determina la prolongación de cada rayo de
luz que desde el foco es tangente al objeto. Si aumenta el tamaño de la fuente
luminosa la sombra (zona privada de luz) disminuye y produce la penumbra (zona parcialmente
iluminada).
La
primera medida de la velocidad de propagación de la luz fue realizada por el
astrónomo danés Olaf Röemer en 1675 por métodos astronómicos. Observando el eclipse
del satélite Io del planeta Júpiter. El intervalo de tiempo entre dos eclipses
sucesivos crece cuando la distancia Tierra –Júpiter aumenta. Röemer midió la
diferencia de tiempo entre dos eclipses, uno cuando la Tierra se encuentra en la
posición más cercana a Júpiter y otro medio año después. La diferencia de
tiempo proviene del tiempo que la luz tarda en recorrer el diámetro de la
órbita terrestre.
Posteriormente en 1849 Armand Fizeau la determinó por métodos terrestres y en 1880 Michelson obtuvo un valor de c = 2,99·10 8 m /s. Actualmente el valor admitido para la velocidad de la luz en el vacío es de c = 2,99792458·10 8 m /s. Esto es, 300 000 Km/s.
REFLEXIÓN
Y REFRACCIÓN DE LA LUZ
Sea un movimiento ondulatorio
(por ejemplo luz) que se propaga en un medio (medio I) y en su propagación se
encuentra con otro medio (medio R). En la superficie de separación de los dos
medios el movimiento ondulatorio puede experimentar reflexión y (o) refracción.
Para estudiar estos fenómenos
conviene establecer los conceptos de:
Normal: es la línea imaginaria perpendicular a la superficie de separación, en el punto de incidencia. Los ángulos de incidencia ( î ), reflexión ( r) y refracción (R) son los que forman los rayos correspondientes con la normal.
Reflexión de la luz
Se produce cuando al chocar la
luz contra un obstáculo experimenta un cambio de dirección o de sentido
volviendo por el mismo medio que el de llegada.
Reflexión especular y difusa, si
la luz llega a una superficie con irregularidades como una hoja de papel,
experimenta múltiples reflexiones produciéndose una la reflexión difusa, que es
la causa de la iluminación de los objetos. Pero si la luz incide sobre una
superficie lisa y pulimentada, un espejo, la reflexión se produce en una sola
dirección y se denomina reflexión especular.
Leyes de la reflexión:
El rayo incidente, la normal y
el rayo reflejado se encuentran en el mismo plano.
El ángulo de incidencia y el de
reflexión son iguales.
Refracción
de la luz
La
refracción es el cambio en la dirección de propagación que experimenta la luz
al pasar de un medio a otro en el que se modifica su velocidad de propagación.
En el caso de la propagación de la luz en dos medios transparentes,
podemos definir el índice de refracción (n), respecto al aire, como el
cociente entre la velocidad de la luz en el aire (o en el vacío) c, y la
velocidad de la luz en el medio vm.
Cuanto mayor es el índice de
refracción de un medio menor será la velocidad de la luz en dicho medio. Si la luz pasa de un medio de menor índice de
refracción a otro de mayor índice de refracción el rayo refractado se acerca a
la normal, y si es al contrario se aleja de la normal.
Leyes de la refracción:
El rayo incidente, la normal y
el rayo refractado se encuentran en el mismo plano.
Ley de Snell:
Si un rayo incide oblicuamente
sobre la superficie de separación de dos medios,la relación que existe entre el
seno del ángulo de incidencia (i) y el seno del ángulo de refracción (r), es la
misma que la que existe entre las respectivas velocidades de propagación (v1 y
v2) de la luz en los dos medios.
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En los fenómenos de la reflexión y de la refracción, la trayectoria de los rayos es invariante, independientemente del sentido en el que se produzca la propagación.
Ángulo límite y reflexión total
Si un rayo de luz pasa de un
medio a otro en el que se propaga con mayor velocidad, el rayo refractado se
aleja de la normal. Al crecer el ángulo de incidencia, también crece el de
refracción. El ángulo límite es un ángulo de incidencia que presenta un ángulo
de refracción de 90°, a partir de él la onda no pasa al a otro medio, sino que
se refleja en la superficie de separación.
2. Comprensión lectora
1. Isaac Newton
fue el primero en proponer una teoría sobre la luz y ésta fue:
a.
Una teoría
corpuscular.
b.
Una teoría
ondulatoria.
c.
Una teoría de
reflexión de la luz.
d.
Una teoría de
refracción de la luz.
2. El primero
en proponer una teoría ondulatoria de la luz, fue:
a.
Albert
Einstein.
b.
T Young.
c.
Jean Batiste
Lamarc.
d.
Hyugens.
3. Las fuentes
luminosas emiten luz:
a.
En línea
recta.
b.
En todas las direcciones.
c.
Sólo hacia
objetos iluminados.
d.
Cantidad que no
se relacionan.
4. La velocidad
de la luz en el vacía es aproximadamente:
a.
300 000 m/s
b.
299.9 m/s.
c.
300 000 Km/s
d.
331 m/s.
5. El ángulo
con que incide la luz en un espejo plano, es:
a.
La mitad del
reflejado.
b.
El doble que
el reflejado.
c.
El mismo que el
reflejado.
d.
Algo menor
que el reflejado.
Resuelva los siguientes ejercicios mostrando los
procedimientos para hallar su respuesta.
- Un haz de luz incide sobre un espejo plano, halle,
y explique por qué, el ángulo con el que es reflejado.
- Un haz de luz que viaja en el aire, cuyo índice
de refracción es 1,00, incide sobre un vidrio común, cuyo índice de
refracción es 1,45, con un ángulo de 35°, halle el ángulo de refracción en
el vidrio.
- Un
haz de luz viaja en el agua, cuyo índice de refracción es 1,33, e incide
sobre el aire (1,00) con un ángulo de 40°, halle el ángulo con el que se
refracta la luz.
LA ACTIVIDAD CONSISTE EN TENER UN RESUMEN DE ESTE DOCUMENTO EN EL
CUADERNO O COPIA DEL MISMO PEGADA EN ÉL, ADEMÁS, DEBE MANDAR FOTOS AL CORREO, jomalogo2@gmail.com, DE LOS EJERCICIOS, ACTIVIDADES
Y CONSULTAS. SI NO PUEDE REALIZAR LAS CONSULTAS, POR FALTA DE INTERNET, AL
MANDAR EL TRABAJO DEBE ESPECIFICAR QUE NO TIENEN ACCESO A MEDIOS DE CONSULTA.
“Definir tu propósito
es el punto de partida de todo logro.”
W. Clement Stone
