Contenidos del tema
¿Verdadero o falso?
Luz y sonido
Problemas sobre luz y sonido
PROPIEDADES DE LA LUZ
Para preparar el examen
EXPLICACIONES RELACIONADAS CON EL
TEMA
Velocidad de la luz
¿Cómo se corrigen la hipermetropía y la miopía?
Propagación
¿CÓMO OÍMOS?
Reflexión
El arco iris
Refracción
¿CÓMO FUNCIONA
EL OJO?
Lentes
El color
¿Por qué el cielo es azul?
¿Por qué es de otros colores al atardecer?
CURIOSIDADES
El punto ciego
Efecto Stroop
Cuál es mayor
Puntos negros
Círculo móvil
El triángulo
¿Paralelas?
Mira al punto
Salchicha
flotante
Líneas
engañosas
¿Qué círculo es
más grande
¿Cuadrados
rectos?
Contenidos del tema
• Tipos de cuerpos según cómo se comporten
ante la luz
• Propiedades de la luz (propagación, velocidad,
reflexión, refracción ,color)
• El ojo humano: partes y funcionamiento.
• Propiedades del sonido: ondas (tipos y
propiedades), velocidad, cualidades (tono,
intensidad, timbre)
• El oído humano: partes y funcionamiento.
• Resolver problemas utilizando la velocidad de la
luz y la velocidad del sonido.
Problemas sobre luz y sonido
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Si sabemos que un rayo de luz tarda 30 minutos en llegar desde la Tierra
hasta Júpiter. ¿Cuál es la distancia entre estos dos planetas?
Un barco con sonar emite sonidos hacia el fondo del mar. Si desde que
emite el sonido hasta que vuelve al barco pasan 8 segundos. ¿A qué
profundidad está el fondo marino en esa zona?
Si sabemos que un rayo de luz tarde 4 minutos y 10 segundos en llegar
desde la Tierra hasta Marte. ¿Cuál es la distancia entre estos dos
planetas?
Si desde que vemos un relámpago hasta que oímos su trueno han
pasado 10 segundos. ¿A qué distancia ha caído el rayo?
Un montañero oye el eco de sus gritos que se reflejan en una pared
montañosa situada a 200 metros. ¿Cuánto tiempo pasa desde que emite
un sonido hasta que escucha su eco?.
Si sabemos que un rayo de luz tarda 2 horas en llegar desde la Tierra
hasta Saturno ¿Cuál es la distancia entre estos dos planetas?
Un montañero oye el eco de sus gritos que se reflejan en una pared
montañosa situada a 680 metros. ¿Cuánto tiempo pasa desde que emite
un sonido hasta que escucha su eco?
Señala si son verdaderas o falsas las afirmaciones siguientes. Si son
falsas, explica porqué:
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
h)
La luz y el sonido, como son fenómenos ondulatorios, se pueden
propagar en el vacío.
La reflexión de la luz sólo se produce en cuerpos pulimentados
como un espejo o la superficie del agua.
Si mañana explotara la luna, el estruendo sería aterrador en toda
la Tierra.
Podemos ver los objetos iluminados porque refractan parte de la
luz que reciben.
En los tonos agudos, la frecuencia es baja.
El número de veces que vibra un objeto cada segundo se llama
frecuencia.
Los sonidos tienen mayor intensidad cuanto mayor es la amplitud
de vibración, y menor intensidad cuanto menor sea su amplitud
de vibración.
La reflexión es el cambio de dirección que sufre la luz en una
superficie volviendo al mismo medio.
Velocidad de la luz
• Hasta la época de Galileo
(1564- 1642) se consideraba
que la propagación de la luz
era instantánea.
• A partir de Galileo, se
sucedieron
muchos
experimentos para determinar
la velocidad de la luz.
• En el siguiente cuadro puedes
ver algunos de los resultados
obtenidos para la velocidad de
la luz en el aire.
Fecha
Investigador
País
Velocidad (km/s)
1676
Römer
Dinamarca
200.000
1729
Bradley
Inglaterra
304.000
1849
Fizeau
Francia
313.300
1862
Foucault
Francia
293.000
1876
Cornu
Francia
299.990
1880
Michelson
EE.UU.
299.910
1883
Newcomb
Inglaterra
299.860
1906
Rosa y Dorsey
EE.UU.
299.781
1923
Mercier
Francia
299.782
1926
Michelson
EE.UU.
299.796
1940
Huettel
Alemania
299.768
1950
Bergstrand
Suecia
299.792,7
1950
Essen
Inglaterra
299.792,5
1951
Aslakson
EE.UU.
299.794,2
1952
Froome
Inglaterra
299.792,6
1956
Edge
Suecia
299.792,9
Prepara las siguientes preguntas:
1. Explica las propiedades de la luz (para alguna de ellas
utiliza dibujos)
2. Tipos de cuerpos según su comportamiento ante la luz
3. Explicas las cualidades del sonido. Di de qué depende
cada una de ellas. Pon ejemplos.
4. Explica cómo funciona el oído humano.
5. Señala en un dibujo el nombre y las funciones de las
partes que forman el ojo humano
6. Señala en un dibujo el nombre de las partes que forman
el oído humano
7. ¿Qué partes atraviesa un rayo de luz en el ojo de una
persona?
8. ¿Qué es una onda? ¿De qué tipos pueden ser?
Propagación rectilínea de la luz
• Propagación rectilínea de la luz
• Todos hemos observado que las sombras producidas por focos
pequeños resultan nítidas y reproducen el contorno de los
objetos.
• Cuando se trata de un foco extenso la sombra va acompañada de
una zona de penumbra, que se explica por la propagación
rectilínea de la luz:
Ningún foco puede ser perfectamente puntual, por lo tanto cualquier
sombra irá acompañada de una zona de penumbra. Cuanto más
extenso sea el foco luminoso en relación con el objeto, mayor será la
zona de penumbra y menor la de sombra.
Reflexión de la Luz (1/3)
• Seguramente habrás observado en alguna ocasión escenas como ésta:
Vemos que la imagen se refleja en el agua.
Cuando la luz incide sobre un cuerpo, éste la devuelve al medio en
mayor o menor proporción según sus propias características. Este
fenómeno se llama reflexión y gracias a él podemos ver las cosas.
Reflexión de la Luz (2/3)
• No todos los cuerpos se comportan de la misma manera frente a la
luz que les llega. Por ejemplo, en algunos cuerpos como los
espejos o los metales pulidos podemos ver nuestra imagen pero no
podemos "mirarnos" en una hoja de papel.
• Esto se debe a que existen dos tipos de reflexión: la reflexión
especular y la reflexión difusa.
A la izquierda tienes un esquema de
reflexión especular.
Al tratarse de una superficie lisa,
los rayos reflejados son paralelos,
es decir tienen la misma dirección.
En el caso de la reflexión difusa los
rayos son reflejados en distintas
direcciones debido a la rugosidad
de la superficie
Reflexión de la luz (3/3)
Ley de la reflexión
• El ángulo de incidencia es igual al ángulo de
reflexión, es decir
• i=r
Refracción de la Luz (1/3)
• Cuando la luz pasa de un
medio transparente a otro
se produce un cambio en
su dirección debido a la
distinta velocidad
de
propagación que tiene la
luz en los diferentes
medios materiales. A este
fenómeno se le llama
refracción.
Refracción de la Luz (2/3)
• Por lo general cuando la luz llega a la superficie de
separación entre los dos medios se producen
simultáneamente la reflexión y la refracción.
Refracción de la Luz (3/3)
• Si la luz pasa de un medio más rápido a otro más lento
(por ejemplo del aire al vidrio), el ángulo de refracción es
menor que el de incidencia.
• Si pasa de un medio de mayor índice de refracción a
otro con menor índice de refracción (por ejemplo del
diamante al agua), el ángulo de refracción es mayor que
el de incidencia.
Lentes
• Las lentes son medios transparentes limitados por dos
superficies, siendo curva al menos una de ellas.
• Hay 2 tipos: convergentes y divergentes.
¿Cómo se corrigen la hipermetropía y la
miopía? 1/2
¿Cómo se corrigen la hipermetropía
y la miopía? 2/2
El color
• La luz está formada por un conjunto de radiaciones diferentes. Esto
lo podemos observar al pasar la luz por un prisma o en el arco iris.
• Los objetos absorben parte de estas radiaciones y reflejan otras.
Estas que reflejan pueden llegar hasta nuestros ojo.
• En la retina hay unas células llamadas conos que reaccionan de
diferente forma según la radiación que les llegue. Las célula de la
retina convierten en impulsos nerviosos los impulsos luminosos que
reciben y los envían al cerebro para que sean interpretados y nos
produzcan la sensación del color.
• Así, vemos las cosas del color que reflejan. Si las vemos negras es
porque absorben casi toda la luz. Si las vemos blancas es porque la
reflejan casi totalmente.
• Existen personas que tienen dificultades para diferenciar algunos
colores debido a defectos en la retina o a alguna disfunción de los
procesos nerviosos del ojo. Este defecto se conoce como daltonismo
en referencia al químico inglés John Dalton, que lo padecía y fue el
primero en describirlo.
• Otra enfermedad relacionada con la percepción del color es la
acromatopsia, y las personas que la padecen ven en blanco y negro.
El arco iris
El arco iris tiene que ver con el cambio de dirección (refracción) que se
produce en un haz de radiación solar cuando éste cambia de medio de
propagación. En el caso específico de un haz de radiación solar que
incide sobre una gotita de agua en suspensión en la atmósfera, se
produce un secuencia de efectos que dan como resultado final la
formación de un arco iris.
¿Por qué el cielo es azul?
Una parte de la radiación solar que entra en
la atmósfera es reflejada hacia el espacio
exterior desde las nubes y la superficie de
la Tierra.
Otra porción relativamente minoritaria es absorbida en la atmósfera en
tanto que una tercera fracción sufre un proceso de dispersión, que
desvía la radiación incidente en todas las direcciones. Este proceso
no es igual para todos los colores del espectro, siendo su eficiencia
relativamente mayor para el color azul. Es por esto que la radiación
solar directa que llega a la superficie de la Tierra tiene una alta dosis
en el rango amarillo del espectro mientras que la radiación que
proviene de otras direcciones, denominada radiación difusa, tiene una
fuerte componente en el azul. Si no existiera la atmósfera, no habría
dispersión y el cielo aparecería de color negro, como es el caso en la
Luna.
¿Por qué se ve de otros
colores al atardecer?
Cuando el sol comienza a ponerse, sus rayos atraviesan una distancia
mucho mayor dentro de la atmósfera.
Así, las partículas de mayor tamaño suspendidas en la atmósfera inferior
dispersan la luz con tanta intensidad que sólo las longitudes de onda más
largas, rojas y amarillas, llegan directamente a nuestros ojos.
Es más, si te fijas bien, te darás cuenta que el sol también se ve de un color
distinto, algo así como escarlata.
Pero eso no es todo. El colorido de un ocaso o también del amanecer
depende de la cantidad y del tamaño de las partículas que hay en el aire.
Por esta razón, las tormentas de polvo y las erupciones de ceniza volcánica
crean a menudo unos espectaculares crepúsculos muy lejos de donde
aquéllas se producen.
¿Cómo oímos? 1/5
• La energía sonora se transmite en forma
de ondas. Nuestro oído es capaz de
transformar esas ondas en un estímulo
que nuestro cerebro interpreta como un
sonido.
• ¿Pero cómo ocurre todo el proceso?
¿Cómo oímos? 2/5
•
La luz y el sonido se transmiten en forma de ondas. Imaginemos un
despertador que suena insistentemente por la mañana. Las ondas que
produce el despertador viajan hasta llegar a nuestro pabellón auditivo.
Alguna vez, ¿te has preguntado por qué tenemos orejas?,
•
¿captaríamos los mismos sonidos si sólo tuviésemos los orificios del canal
auditivo externo?
¿Cómo oímos? 3/5
•
Las ondas sonoras captadas por el pabellón auditivo penetran en el
conducto auditivo externo hasta llegar al tímpano. El tímpano es una
membrana que actúa como la piel de un tambor, cuando las ondas sonoras
golpean, el tímpano vibra con la misma frecuencia que las ondas. El tímpano
está conectado a una cadena de tres huesecillos que constituyen lo que se
conoce como oído medio. Al vibrar el tímpano, ¿qué crees que les ocurrirá a
los huesos? ¿En qué se ha transformado la energía sonora?
Al vibrar el tímpano, el primer hueso de la cadena al que está conectado, el
martillo vibra con la misma frecuencia que el tímpano. Al moverse golpea (de ahí
su nombre) sobre el segundo hueso, el yunque, que se moverá transmitiendo la
vibración al tercer y último hueso de la cadena, el estribo. (Los nombres de
yunque y estribo hacen referencia a la forma de los huesecillos).
Las ondas sonoras se han transformado en vibraciones.
¿Cómo oímos? 4/5
• El estribo está conectado a otra membrana llamada membrana oval.
¿Qué ocurrirá cuando el estribo se mueva como consecuencia de la
transmisión de vibraciones a lo largo de la cadena de huesecillos?
La membrana oval es similar al tímpano aunque de menor tamaño,
recibe las vibraciones del estribo y, a su vez, vibra en la misma
frecuencia que los huesos, el tímpano y las ondas sonoras.
¿Cómo oímos? 5/5
• La membrana oval está conectada al
oído interno o laberinto. El oído
interno está lleno de líquido. ¿Cómo
se transmitirá ahora la energía?
• En el oído interno se localizan unas
células especializadas capaces de
recibir las ondas que se transmiten
por el líquido. Reciben el estímulo y
mandan la información a través del
nervio auditivo al cerebro. En el
cerebro
esta
información
es
procesada
como
un
sonido.
Dependiendo de la frecuencia de las
ondas así percibiremos sonidos
graves o agudos, los graves son
sonidos de frecuencia baja y los
agudos
de
frecuencia
alta.
Todo el proceso es muy rápido, nos
parece casi instantáneo, en este
caso la persona habrá oído el
despertador y será consciente de
que tiene que levantarse para ir a
clase.
El punto ciego
Cierra el ojo derecho y con el izquierdo mira el punto. Si te vas
acercando y alejando de la imagen, verás como hay momentos en
los que desaparece el signo +. Si cierras el izquierdo y con el
derecho miras el signo +, desaparecerá el punto.
¿PORQUÉ SUCEDE ESTO?
¿Cómo funciona el ojo? 1/2
Para que podamos ver, los rayos de luz
entran en las pupilas y se registran en las
retinas, en el fondo de los ojos, donde se
crean imágenes invertidas. Estas se
convierten en impulsos eléctricos, llevados a
través del nervio óptico de cada ojo al
cerebro donde son interpretados.
Las
neuronas
–células
nerviosas
encargadas de la conducción de los
impulsos hacia y desde el cerebro– que
permiten este proceso están ubicadas en la
retina y son de dos tipos:
o Bastones, que contienen un
pigmento sensible a la luz y son
capaces de discernir lo claro y lo
oscuro, la forma y el movimiento.
o Conos, que necesitan más luz
que los bastones para ser
activados.
Los conos son de tres tipos; cada
uno contiene un pigmento que
responde a diferentes longitudes
de onda de la luz –verde, rojo y
azul–. La combinación de estas
longitudes de onda permite
distinguir cada uno de los colores.
¿Cómo funciona el ojo? 2/2
Cada
ojo
ve
una
imagen
ligeramente diferente, pero ambos
campos visuales se superponen
parcialmente. Esta zona de visión
binocular permite la percepción en
profundidad, la capacidad para
juzgar la distancia de un objeto con
respecto al ojo.
Los músculos del ojo responden
automáticamente a la proximidad o
distancia de un objeto cambiando la
forma del cristalino. Eso altera el
ángulo de los rayos de luz que
llegan y permite un enfoque más
agudo sobre la retina. La elasticidad
del cristalino disminuye con la edad.
Lo mismo sucede con la velocidad y
la capacidad de adaptación.
¿Qué círculo rojo es más grande?
Mídelos. ¿Es lo que te había parecido?
El triángulo
El punto amarillo que vemos aquí ¿Está más
cerca del vértice superior o de la base?
Mídelo. ¿Es lo que te había parecido?
Círculo móvil
Mirando el dibujo, mueve la cabeza hacia delante y hacia
atrás.
¿Cuadrados bien hechos?
Las líneas que forman los cuadrados. ¿Son rectas? Compruébalo con
una regla o con una hoja.
¿Paralelas?
Las líneas son paralelas. Compruébalo con una regla o con una hoja.
¿Cuál es más grande?
¿Qué caja es más larga?
De los interiores, ¿Qué
círculo es mayor?
Mídelos. ¿Es lo que te había parecido?
¿Qué trapecio tiene la base
de abajo mayor?
Salchicha flotante
Pon tus manos así y acércatelas poco a poco a los ojos...
Verás como aparece una salchicha flotando entre tus
dedos.
¿PORQUÉ SUCEDE ESTO?
¿Puedes contar los puntos negros?
Tapando con una hoja los cuadrados negros, comprueba si
realmente existen.
Mira al punto
Si miras fijamente el punto central, al
poco rato desaparecerá la sombra.
Líneas
¿Cuál de las dos líneas de la derecha se continúa en la
línea de la izquierda?
Efecto STROOP
Dí, rápidamente, el color en que está impresa cada palabra
casa
rojo
verde
peloamarillo
rojo amarillo
papel
azul
pantera
azul
verde
Juego sobre el color y la luz (EN INGLÉS)
Fases de la luna: luz y sombra
Taller de iluminación:
Introducción
Ondas
Ideas sobre la luz
La luz como onda
La luz como partícula
Espectros
Propiedades
Velocidad
Propagación
Reflexión
Refracción
Dispersión
Polarización
Óptica
Lentes
Lab. lentes
Espejos
Lab. espejos
Color
El color Colores primarios
Mezcla aditiva
Mezcla sustractiva
Vídeos
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¿Qué es la luz y dónde se origina?
Descomposición de la luz
Mezcla aditiva
Mezcla sustractiva
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