Clase 1 La Luz PDF

¡Antes de comenzar! Siéntate derecho en tu puesto Guarda tu celular o cualquier elemento que te distraiga. Abre tu chromebook o cuaderno para apuntes. LUZ  Objetivo de clase Diferenciar modelos de la luz. Interpretar espectro electromagnético. Reconocer...

¡Antes de comenzar! Siéntate derecho en tu puesto Guarda tu celular o cualquier elemento que te distraiga. Abre tu chromebook o cuaderno para apuntes. LUZ  Objetivo de clase Diferenciar modelos de la luz. Interpretar espectro electromagnético. Reconocer métodos de medición de la velocidad de la luz. Contenidos Concepciones de la luz Velocidad de la luz Importancia ¿Cómo se producen los colores? ¿Cómo podemos observar el mundo? ¿Qué relación tiene la luz con el funcionamiento de un celular? Las respuestas a estas preguntas y otras interrogantes se verán durante esta unidad. Es importante estudiar la luz, porque se encuentra en todo lo que nos rodea, la luz visible, como los colores, y la luz que nuestros ojos no perciben, como los rayos del wifi. Esto es de vital importancia, ya que sin la luz solar, no existiría vida en la Tierra. ¿Qué es la luz? ¿Por qué vemos colores?  Introducción Ya en la Grecia clásica (siglos V y IV a.C.), se teorizaba respecto de la naturaleza de la luz; por ejemplo, la escuela atomista proponía que los objetos emitían imágenes que llegaban hasta el alma de las personas a través de los ojos. No obstante, para estudiar la evolución del concepto de luz a lo largo de la historia, situaremos como punto de partida el nacimiento de los primeros modelos formales.  Introducción Durante mucho tiempo fue un misterio para la ciencia que era exactamente la luz. En la actualidad, y de acuerdo con estudios científicos que conocerás más adelante, se sabe que la luz es un tipo de energía que se propaga en forma de ondas. Sin embargo, no se comporta como las ondas sonoras, puesto que no necesita un medio para propagarse. La luz es una onda electromagnética, es decir, está formada por campos eléctricos y magnéticos que viajan por el vacío. La luz es un tipo de energía que nos permite ver los objetos que nos rodean. La luz proviene de una “fuente de luz”.  Clasificación de las fuentes de luz 1. Respecto a la fuente que emite luz ❖ Fuentes naturales→ Aquellas fuentes que emiten luz sin la intervención del hombre. Ejemplo: Sol. ❖ Fuentes artificiales → Aquellas fuentes que emiten luz mediante la intervención del hombre. Ejemplo: Ampolleta. 1. Respecto a la forma de emisión ❖ Fuentes primarias→ Aquellas fuentes que emiten luz propia. Ejemplo: Linterna. ❖ Fuentes secundarias →Aquellas fuentes que solo reflejan la luz emitida por algún otro cuerpo. Ejemplo: Luna.  Práctica guiada Completamos la siguiente tabla. Fuente Fuente Natural Artificial Fuente Primaria Fuente Secundaria  MODELOS Concepciones de la luz  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. Se puede considerar la luz como un frente de ondas plano que viaja en trayectoria rectilínea. La reflexión de la luz. Esto se explicaría mediante un modelo matemático, donde cada frente de ondas se comporta de manera equivalente a un rayo de luz.  ¡Atención! Cabe mencionar que 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 Modelo Corpuscular 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.  ¡Atención! 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. Entonces… La validación de la teoría ondulatoria fue realizada por James Clerk Maxwell a mediados del siglo XIX. Este científico, de acuerdo con los estudios realizados por Michael Faraday, dedujo que la luz visible es una onda electromagnética que forma parte de una amplia gama de ondas que conforman el espectro electromagnético. El descubrimiento de Maxwell eliminó toda duda respecto de la naturaleza ondulatoria de la luz. Pero… Hacia finales del siglo XIX se encontraron nuevos efectos que la teoría ondulatoria no podía explicar, como el efecto fotoeléctrico, descubierto por Heinrich Hertz, que consistía en que las superficies metálicas limpias emiten cargas cuando se exponen a la luz ultravioleta. Por ello fue necesario retomar algunas ideas de la teoría corpuscular. La ciencia se encontró así en un momento muy complicado, debido a que muchos fenómenos de la luz podían demostrarse mediante la teoría ondulatoria, pero otros solo se podían explicar con la teoría corpuscular. De esta manera, a principios del siglo XX, surgió una nueva concepción acerca de la naturaleza de la luz: el efecto fotoeléctrico, descrito por Albert Einstein, el cual considera que la luz puede propagarse en paquetes energéticos llamados fotones.  Conclusión La luz presenta naturaleza dual: Cuando se propaga (fenómeno de propagación) se comporta como una onda transversal electromagnética; pero cuando interacciona con la materia (procesos de absorción y emisión mutua, entre la luz y la materia) presenta carácter corpuscular (corpúsculos energéticos). Espectro Electromagnético La luz visible no es el único tipo de onda electromagnética. La totalidad de este tipo de ondas se agrupan en el llamado espectro electromagnético, que está compuesto, de menor a mayor frecuencia, por ondas de radio, microondas, rayos infrarrojos, luz visible, rayos ultravioleta, rayos X y rayos gamma. Observa  Espectro electromagnético El conocimiento que se tiene hoy en día del espectro electromagnético es bastante acabado y sus aplicaciones son muchas: cada vez que conversamos por teléfono móvil, que sintonizamos una radio, vemos un programa de televisión o que sentimos el calor del sol, estamos percibiendo de una u otra manera radiaciones electromagnéticas. La luz visible es sólo una pequeña parte de la familia de ondas electromagnéticas que forman el espectro.  Práctica guiada Escoge 2 colores, y completa la tabla a continuación: Longitud de onda Frecuencia Velocidad Color 1 Color 2  Práctica independiente 1. Respecto a los modelos propuestos por Huygens y Newton, responde a. ¿Qué plantean? Huygens Newton B. ¿Qué fundamentos apoyaban sus respectivas teorías?, ¿qué no podían explicar? Huygens Newton 2. Escoge e investiga Investiga 3 experimentos de los que se realizaron para determinar la velocidad de la luz. 1. Albert Abraham Michelson. 2. León Focault. 3. Hippolyte Fizeau. 4. Ole Röemer. 5. Galileo Galilei. Para ello deberá completar la siguiente ficha experimental por cada uno. Científico(s) involucrado(s) Materiales utilizados Imagen de experimento Explicación del experimento Dato extra. Ticket de salida N°5  1. El físico ____________ planteó que la luz se comportaba como pequeñas partículas, en la misma época ____________ planteó a que la luz tenía el comportamiento de una onda. Posteriormente esto es verificado por los experimentos de difracción e interferencia de ____________. 2. ¿En qué orden van los siguientes físicos en el párrafo anterior? A. Isaac Newton - Thomas Young - Christian Huygens B. Isaac Newton - Christian Huygens - Thomas Young C. Thomas Young - Christian Huygens - Isaac Newton D. Christian Huygens - Isaac Newton - Thomas Young E. Christian Huygens - Thomas Young - Isaac Newton 3. De acuerdo al esquema que muestra el espectro electromagnético, ¿cuál de las siguientes alternativas es correcta? F. En el vacío la velocidad de una onda ultravioleta es menor a la de una onda infrarroja. G. Las ondas de radio tienen menor longitud de onda que las microondas. H. Los rayos Gamma tienen menor frecuencia que las ondas de radio. I. Los rayos X tiene mayor frecuencia que los rayos Gamma. J. La frecuencia de la luz visible es menor a la de los rayos X 4. En la reflexión de una onda, esta cambia I. su longitud de onda. II. de medio. III. su sentido de propagación. A. Solo I B. Solo II C. Solo III D. Solo I y II E. Solo I y III