libro noveno parte 1

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¿Qué es la luz?Al igual que el sonido, la luz es una forma de energía que se propaga a través de ondas llamadas ondas electromagnéticas, que viajan incluso en el vacío. Las ondas electro-magnéticas están compuestas por campos eléctricos y magnéticos variables. Esta clase de ondas, en lugar de transferir energía de una partícula a otra, viajan mediante la transferencia de energía entre los campos eléctricos y magnéticos, de manera que no requieren un medio material para viajar porque pueden existir campos eléctricos y magnéticos donde no hay materia.

Teorías sobre la naturaleza de la luz

Durante muchos siglos los seres humanos se han preguntado acerca de la natu-raleza de la luz. Los primeros cuestionamientos surgieron en Grecia (450 a. C.) y solo hasta mediados del siglo XX se unificaron las teorías y los modelos de la luz en forma de ecuaciones, dando a conocer la naturaleza cuántica de la luz.

Campo eléctrico oscilante

Campo magnético

Dirección de propagación

t Una onda electromagnética es la propagación de un campo eléctrico y un campo magnético perpendicula-res entre sí.

q La luz es una clase de energía que es percibida por el ojo humano.

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En la ruta...

1Tema

¿Cuál es la naturaleza de la luz?

¿Crees que en las fotografías se pueden identifi-car ondas? ¿De qué tipo?

¿Cuáles de ellas son visibles para el ojo humano?

¿Para qué piensas que se usa cada una de las on-das electromagnéticas que ves en las fotografías?

En este tema describirás las diferentes teorías sobre la naturaleza de la luz, su propagación, las propiedades de las ondas electromagnéticas, la manera como transfieren energía y algunos fenómenos que presentan.

1 Observa las imágenes y la galería de fotos del iBook y responde las preguntas.

Entorno físico

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¿Listos?

En todas las fotografías se presentan ondas

electromagnéticas.

La luz blanca o visible que proporciona la luz del

sol y la de las fuentes de luz, como bombillos.

La luz del sol sirve como fuente de luz visible y

de calor para nuestro planeta; las luces infrarrojas

proporcionan fotografías térmicas; los rayos X

sirven para ver imágenes radiográficas; los rayos

gamma se utilizan para tratamientos de tumores; y

la luz ultravioleta sirve para encontrar escorpiones.

Galería de imágenesGalería de imágenes sobre objetos o situaciones en las cuales se utilizan ondas electromagnéticas.


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Eclipse de Sol Eclipse de Luna

¿Cómo se produce la luz?

En el interior de los átomos se produce la luz. Los átomos están formados por un núcleo en cuyo interior se en-cuentran los protones y los neutrones, y la periferia donde se encuentran los electrones que se mueven ocupando únicamente ciertos niveles de energía. Si por algún medio físico o químico se le sumi-nistra energía al átomo, los electrones pueden saltar a una órbita con un nivel de energía su-perior. Después de un tiempo, estos electrones excitados caen de nuevo a su nivel de energía fundamental emitiendo lo que se conoce como fotones de luz.

u El flujo de fotones se hace a través de ondas electromagnéticas. A. Cuando un electrón pasa de un nivel de energía interno a otro externo, absorbe energía. B. Cuando el electrón pasa a de un nivel externo a otro interno, emite un fotón.

Propagación rectilínea de la luz

Algunos cuerpos que encuentras a tu alrededor emiten luz y por esto se les llama cuerpos luminosos. Estos pue-den ser naturales como el Sol o artificiales como un bom-billo encendido y la llama de una vela. Los otros cuerpos se denominan iluminados porque reciben la luz de los cuerpos luminosos, como una mesa, un libro, la Luna, e inclusive tú.

La luz se propaga de manera rectilínea en todas las direcciones. Estas direcciones pueden indicarse por medio de líneas denominadas rayos. La prueba del movimiento rectilíneo de la luz es la formación de las

sombras. Una sombra es la zona oscura que forma la luz cuando los rayos pasan por los bordes de un objeto opaco. La sombra o umbra formada por un objeto pun-tual es nítida, pero si la fuente no es puntual, la umbra estará rodeada por un borde un poco más claro llamado penumbra. Un resultado de la formación de sombras y penumbras en los cuerpos celestes son los eclipses.

El eclipse se presenta cuando un cuerpo celeste se oculta transitoriamente de manera total o parcial por la interposición de otro astro. En nuestro planeta se pre-sentan el eclipse de sol y el eclipse de luna.

El eclipse de Luna ocurre cuando la Tierra se ubica entre el Sol y la Luna y esta puede estar en la zona de sombra y, por tanto, se verá to-talmente eclipsada, o en la zona de penumbra, y se verá oscurecida.

El eclipse de Sol sucede cuando la Luna se ubica entre el Sol y la Tierra. En este fenómeno quedan zonas de la Tierra en sombra, donde el Sol se oscurece totalmente (eclipse total) y zonas en penumbra (eclipse parcial).

Tierra

TierraLuna

Luna

Sol Sol

B

A

Emisión de un fotón

Absorción de energía


Platón (427-347 a. C.)

Christian Huygens (1629 - 1695)

Augustin Fresnel (1778 - 1827)

Isaac Newton (1643 - 1727)

Thomas Young (1773 - 1829)

Al lado de la imagen de cada personaje, escribe la idea principal que expone respecto a la naturaleza de la luz.

Albert Einstein (1879 - 1955)

Código QREscanéalo con tu iPad

http://www.youtube.com/watch?v=Bz63u1_Ujmg

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http://www.muyinteresante.es/salud/articulo/el-color-de-las-medicinas-condiciona-a-los-pacientes

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http://www.youtube.com/watch?v=7aN6Q3WzAtA

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http://culturacolectiva.com/la-psicologia-del-color-segun-goethe/.

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http://www.youtube.com/watch?v=RnEO4JrguLY

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http://www.youtube.com/watch?v=zaQ8PCK6Z6Q

Página 22


http://www.youtube.com/watch?v=KpjSqcse0cc

Página 24


http://www.educaplus.org/cat-69-p1-Ondas_F%C3%ADsica.html?PHPSESSID=a67861ab18d2a0ac41d7142d3ed60eed

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http://www.youtube.com/watch?v=idO7i5N2G5Q

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2 Visita el enlace y observa atentamente el video sobre las diversas teorías acerca de la naturaleza de la luz. Después de verlo, realiza la actividad.


Para que se produzca la luz se requiere la unión de tres factores: ojos para ver,

objetos que se van a ver y una fuente de luz.

Teoría ondulatoria de la luz: la luz es energía que se transfiere por medio de

ondas, como lo hace el sonido.

Teoría corpuscular de la luz: la luz está formada por pequeños corpúsculos que

se mueven. Newton descubrió que la luz blanca estaba formada por los colores

del arco iris y que cada color estaba constituido por un tipo de corpúsculo.

A partir de la teoría ondulatoria de

la luz interpretan los fenómenos de

interferencia y refracción de la luz.

La luz está formada por partículas que denominó fotones. La luz tiene un

comportamiento dual, es decir, se comporta como partícula y como onda.

Como onda, la luz tiene un espectro electromagnético visible e invisible que

depende de la longitud de onda y de la frecuencia.

Video de diversas teorías sobre la naturaleza de la luz.



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Tipos de luzQuizás has notado que la luz de la bombilla de una lámpara es diferente de la que emite el tubo de luz que ilumina una oficina o la luz de un indicador láser. Esto se debe a que cada uno de estos dispositivos presenta diferentes tecnologías para producir luz.

Luz incandescente

Es la que se genera cuando se calienta un filamento me-tálico hasta que alcanza la incandescencia. Este es el caso de la bombilla corriente, cuyo filamento es de tungs-teno; al pasar la corriente por este metal, se calienta y produce luz.

u En los bombillos incandescentes, aproximadamente el 90% de la energía producida es térmica y tan sólo el 10% es energía lumínica.

4 Responde las siguientes preguntas.

¿Por qué las ondas electromagnéticas se conside-ran transversales?

Calcula el tiempo que emplea la luz en viajar de la Luna a la Tierra, si la distancia entre ellas es de 382 000 000 m. Recuerda que:

3 Consulta el recurso digital, donde encontrarás un video en el que se presentan algunas propiedades de la luz. Escribe a continuación las propiedades que identificas.

Enumera dos diferencias fundamentales entre las ondas sonoras y las electromagnéticas.

Explica: ¿por qué las ondas electromagnéticas no requie-ren un medio de propagación?

tiempo = distanciarapidez

Rapidez = distanciatiempo


Las propiedades que se pueden identificar en el video son: la luz se propaga de manera rectilínea; la formación de las

sombras y de la penumbra

Porque el campo eléctrico y el campo magnético

son perpendiculares entre sí y son perpendiculares

a la dirección de propagación.

Las ondas sonoras son longitudinales y requieren

un medio material para propagarse. Las ondas

electromagnéticas son transversales y no requieren

ningún medio material de propagación.

Porque en lugar de transferir energía de una

partícula a otra viajan a través de la transferencia de

energía entre los campos eléctricos y magnéticos,

que pueden existir sin que exista un medio.

tiempo = 382 000 000 m300 000 000 m/s

tiempo = 1,27 s

1Po

rtaf

olio

¿Influyen los colores en tu vida?

Llegó el momento de continuar tu trabajo para solucionar el problema. Para comen-zar, conoce algo sobre el escritor alemán Johann Wolfgang von Goethe, (1749-1832), quien estudió el impacto del color sobre las emociones de los seres humanos.

Para conocer más sobre la teoría del color de Goethe, te invitamos a que leas el artículo del siguiente enlace.

Después de la lectura, responde.

¿Por qué se puede considerar que Goethe es el precursor de la psicología del color?

Realiza una comparación entre la teoría del color de Newton y la teoría del color de Goethe. Guarda esta comparación, ya que te será muy útil para organizar la información que presentarás en la conferencia.

u Debido a que la luz viaja aproximadamente 880 000 veces más rápido que el sonido, cuando se produce un rayo primero ves el relámpago y luego escuchas el trueno.

Rapidez de la luz

Los científicos han descubierto que nada en el uni-verso viaja más rápido que la luz. En el vacío, la rapi-dez de la luz es de 300 000 000 m/s, en el aire es un poco más lenta y en los sólidos, como el vidrio, un poco más lenta que en líquidos como el agua.



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Porque fue el primero en establecer la relación del color con la conducta de las

personas.

Newton: la luz es un fenómeno que se estudia desde la física; por esto,

cuando la luz blanca pasa a través de un prisma se descompone en los

siete colores del arco iris. El negro es ausencia de luz.

Goethe: la luz se debe estudiar como un problema de percepción. El negro

es el elemento activo en la formación del color.

Ampliación multimediaAmpliación multimedia sobre algunas propiedades de la luz.

Artículo sobre la teoría del color de Goethe comparada con la de Newton.



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Luz de neón

Las luces de neón poseen un mecanismo de iluminación similar a los de luz fluorescente. La diferencia radica en que sus tubos de vidrio contienen gas neón. Cuando los electrones se escapan del electrodo del tubo chocan contra los átomos de neón y se genera luz visible. Esta luz se usa en los avisos publicitarios y en las decoraciones de discotecas y restaurantes.

t El color de la luz de neón es rojo-anaranjado; para producir los demás colores se utilizan mezclas de otros gases. Por ejemplo, para producir luz verde utilizan una mezcla de neón y kriptón.

t Las luces de vapor de sodio proporcionan luz de color amarillo–naranja.

t Las luces halógenas de tungsteno se utilizan en los automóviles porque son brillantes.

Luz de vapor de sodio

Este tipo de luz se utiliza para iluminar calles, avenidas y parques. El interior de su bombillo contiene una mezcla de gases como el neón y el argón, que cuando se en-ciende la lámpara se calientan y hacen que el sodio metálico, que también se encuentra en su interior, se convierta a vapor y emita una luz amarilla-anaranjada.

Luz halógena de tungsteno

Los bombillos halógenos se utilizan para proporcionar un brillo intenso. Constan de un filamento de tungsteno y de un gas halógeno como el flúor o el cloro. Cuando se enciende la lámpara, el gas halógeno hace que el filamento se caliente.


Luz fluorescente

La luz fluorescente es aquella en la que la luz se genera cuando los electrodos del circuito eléctrico, que se encuentra conectado al tubo, emiten electrones que colisionan con los átomos del gas inerte que se halla en su interior: de esta manera emiten luz ultravioleta no visible para el ojo humano; el fósforo que está en el revestimiento del tubo absorbe esta luz y la transforma en visible. Los tubos fluorescentes se utilizan en viviendas, oficinas y en el comercio. Los bombillos ahorradores corresponden a este tipo de lámparas.

5 Te invitamos a explorar la energía térmica de un bombillo. Necesitas: 2 lámparas, una con bombillo incandescente y otra con uno ahorrador, y ambas deben suministrar la misma potencia; un vaso de icopor, un trozo de papel celofán transparente que cubra la parte superior del vaso, cinta adhesiva, un termómetro de laboratorio y un cronómetro.

t Observa el interior de un tubo fluorescente. ¿Cuál es la función del revestimiento fosforescente?

Lee el procedimiento antes de empezar.

Haz un colector de calor: cubre la parte superior del vaso de icopor con el papel celofán transparente, pega el papel. Esta es la ventana del colector. Con cuidado, abre un pequeño agujero (de diámetro menor que el termómetro) en el lado del vaso. In-troduce con delicadeza el termómetro en el agujero.

Mira a través de la ventana del colector y mide la temperatura del aire en el interior del vaso. Acerca el colector de calor al bombillo incandescente, que debe estar encendido, de manera que la ventana quede a 1 cm del bombillo; mantenlo así durante 2 minutos. Mide la temperatura.

6 Completa el siguiente cuadro comparativo entre la luz incandescente y la fluorescente.

Producción de luz Artefacto Ventajas Desventajas

Luz incandescente Bombillo corriente

Luz fluorescente Bombillo ahorrador

Espera a que se enfríen el colector y el termómetro. Repite el paso anterior con la lámpara del bombi-llo ahorrador encendido.

Análisis

Escribe la temperatura que generó cada bombillo.

¿Qué bombillo generó menor energía térmica? ¿Por qué?

Tubo

Electrodo

Revestimiento fosforescente

Gas inerte (argón)


Producir luz visible a partir de la incidencia de ultravioleta

R. L.

Respuesta al final del libro.

• Menor costo• No hay exposición a la luz ultravioleta.

• Mayor consumo de energía eléctrica• Eficiencia, ya que produce un 90% de energía térmica y solo un 10% de energía lumínica

•Menor consumo de energía eléctrica• Mayor eficiencia• Mayor duración

• Mayor costo• Exposición a la radiación ultravioleta

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u Láser de rubí.

8 Observa atentamente el video titulado Funcionamiento del láser que encuentras en la siguiente dirección, y realiza la actividad.

A continuación encuentras, en desorden, los pasos para la producción de la luz láser. Escribe en cada cuadro del diagrama la letra de la etapa que corresponda para que los pasos queden en orden.

A. La luz láser se amplifica a medida que el número de fotones se desplaza de un espejo a otro.

9 Lee el artículo El Láser, que encuentras en el siguiente enlace y completa la tabla:

Rayo láser

Espejos

Tubo de rubíTubo de xenón



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B. La luz intensa del xenón excita los átomos de cromo del tubo de rubí.

C. Parte de la luz sale por uno de los espejos y esto es el láser que se observa.

D. Cuando los electrones de los átomos excitados del rubí caen a un nivel inferior de energía, emiten fotones.

E. Cuando los fotones inciden sobre otros átomos excitados, provocan la energía de los nuevos fotones idénticos al primero.

Características Aplicaciones en…

medicina industria armamento comercioinvestigación

científica


http://www.dav.sceu.frba.utn.edu.ar/homovidens/cmem_generico/baissetto/proyecto%20final/laser.html

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http://www.youtube.com/watch?v=J1ji3y2k5iY

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B D E A C

1. Es muy intensa

2. Posee direccionalidad

Regeneración de tejidos

Armas tácticas

Instrumento cortante

Código de barras

Fusión de hidrógeno

Cicatrización de heridas

Fusiles con visor láser

Para realizar perforaciones

Código universal de productos

Obtención de presiones y temperaturas extremada-mente bajas.

Destrucción de úlceras

Láseres antisatelitales

Para soldaduras

Cirugías de tumores

Radar láser

Como cronómetro

3. Son monocromáticas

4. Su luz es coherente

Inicio

Resultado final

El láser

El término láser corresponde a la sigla inglesa de light amplification by stimulated emission of radiation, que significa amplificación de la luz por emisión estimulada de radiación. Es un dispositivo que produce un fino haz de luz de un solo color y una longitud de onda. Pueden fabricarse con materiales líquidos, sólidos y gaseosos. La longitud de onda del láser depende del componente que se utilice. El más común es el láser de helio-neón, que produce un rayo de luz roja.

u Los señaladores láser están hechos de helio y neón, de ahí su rayo de color rojo.

u El lasik es una técnica que permite corregir los defectos de la córnea, de manera que el paciente logre una visión adecuada sin usar lentes.

Los rayos de luz procedentes del láser no se disper-san porque como tienen una sola longitud de onda, se propagan en una dirección y con una distancia cons-tante entre cresta y cresta, razón por la que se dice que su luz es coherente.

Otra característica del láser es que como no se dis-persa así recorra grandes distancias, puede liberar gran intensidad de energía en áreas muy pequeñas. Por esto, se utiliza en reproductores de discos y video, en la in-dustria para cortar y soldar materiales, en comunica-ciones para codificar información por impulsos de luz procedentes de los láseres, y en medicina para cirugías de ojo y de otras partes del cuerpo, pues se utiliza para cortar y cauterizar.

La mayoría de los láseres no penetran la piel, de manera que se utilizan para eliminar tumores y man-chas sin dañar tejidos profundos.

7 Completa el siguiente diagrama que muestra los pasos para la producción de luz de sodio.


Se calienta la mezcla de gases, que pueden ser neón y argón

El vapor de sodio emite una luz amarilla-naranja

Los gases calientan y hacen que el sodio metálico se evapore

Video que muestra el proceso de producción de la luz láser de rubí.

Enlace web sobre las aplicaciones del láser.



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http://www.dav.sceu.frba.utn.edu.ar/homovidens/cmem_generico/baissetto/proyecto%20final/laser.html

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http://www.youtube.com/watch?v=J1ji3y2k5iY

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El espectro electromagnéticoSe denomina espectro electromagnético al conjunto de diferentes frecuencias y longitudes de onda de las ondas electromagnéticas. Dependiendo de la frecuencia y de la longitud de las ondas, el espectro electromagnético va desde las ondas de radio hasta los rayos gamma, pasando por la luz visible por el ojo humano.

Ondas de radio. Las ondas de radio presentan una gran lon-gitud de onda y una muy baja frecuencia. Son ondas de baja energía. Se utilizan para transmitir señales de radio y televi-sión. Existen estaciones de radio en AM y en FM. Las prime-ras se reflejan sobre la ionosfera y cubren grandes distancias. Las ondas de radio FM pasan a través de la ionosfera y no viajan tan lejos como las ondas AM.

Microondas. Presentan mayor energía que las ondas de ra-dio. Se utilizan en los radares y para enviar señales satelitales. En el ámbito doméstico se usan en hornos microondas, cuyo funcionamiento se basa en que estas ondas hacen vibrar las moléculas de agua de los alimentos y generan así un aumento en la temperatura.

Infrarrojo. Son ondas con menor longitud de onda pero al-tas frecuencia y energía en comparación con las microondas. Cuando sales a tomar los rayos del sol, te calientas gracias a estos rayos. La energía de los rayos infrarrojos hace que las partículas de tu piel vibren más rápido y de esta manera la temperatura aumenta. Tus ojos no pueden ver esta radiación pero sí la puedes sentir.


10 Responde las siguientes preguntas.

¿Cuál es la diferencia entre las ondas de radio AM y FM?

Escribe el nombre de tres objetos que produzcan ondas electromagnéticas en tu casa. Describe cómo ocurre.

¿Por qué piensas que los seres humanos solo podemos ver la luz visible pero no otras ondas electromagnéticas?

¿Cuál piensas que es el color del espectro de luz visible con mayor energía? ¿Por qué?

11 Completa el siguiente cuadro comparativo.

Onda electromagnética Ventaja para el ser humano Desventaja para el ser humano

Radiación ultravioleta

Rayos X

Rayos gamma


Que las ondas AM se reflejan en la ionosfera y viajan más lejos que las FM, que atraviesan la ionosfera.

Porque nuestros ojos solo pueden captar ese rango de frecuencia y esa longitud de onda.

El violeta, porque tiene una frecuencia mayor y por tanto es mayor su energía.

El horno microondas, los bombillos incandescentes y el horno convencional.

Permite fijar la vitamina D a los huesos Puede causar cáncer de piel

Penetra y mata células vivas

Puede matar células sanasSe usa para quemar tumores cancerosos

Se obtienen imágenes diagnósticas de los huesos

Ultravioleta. Es otro tipo de onda electromagnética producida por el Sol. Presenta menor longitud de onda pero mayores frecuencia y energía que la luz visible. Su energía puede tener efectos positivos y negativos en los humanos. Positivos, pues las lámparas que pro-ducen su luz se utilizan para atacar bacterias en la comida y en ins-trumentos quirúrgicos; cuando exponemos nuestra piel a la luz UV del sol, las células producen vitamina D, una sustancia necesaria para fijar el calcio de los huesos y dientes. Un efecto negativo es que la sobreexposición a esta luz puede ocasionar cáncer de piel.

Luz visible. Son ondas cuyos rango de frecuencia y longitud de onda pueden ver los seres humanos. El rango de colores que puede captar el ojo se conoce como espectro de luz vi-sible y sus colores son: rojo, naranja, amarillo, verde, azul, índigo y violeta.

Rayos X. Son rayos que tienen pequeñas longitudes de onda pero altas frecuencias y energía. Los rayos X transportan tanta energía que pue-den penetrar gran variedad de materiales como la piel, los músculos y son absorbidos por los huesos. Se utilizan como ayuda para el diagnós-tico médico de fracturas. Sin embargo, la exposición a gran cantidad de rayos X destruye células y por esto es peligrosa.

Rayos gamma. Son las ondas electromagnéticas con ma-yor energía, la cual se utiliza como recurso energético en las plantas nucleares o para el tratamiento de tumores cancero-sos. Debido a las altas energías que poseen, los rayos gamma se catalogan como radiación ionizante, con capacidad para penetrar la materia con mayor intensidad que las radiaciones tipo alfa y beta. Los rayos gamma pueden daños irreparables al núcleo de las células, razón por la cual son utilizados para esterilizar instrumentos médicos y desinfectar alimentos.



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Rayo incidente

Ángulo deincidencia

Ángulo dereflexión

Rayo reflejado

Superficie reflectora

Normal N

Ri

p La reflexión especular ocurre en superficies pulidas como los espejos. p La reflexión difusa ocurre en superficies rugosas, como el papel.

q Observa los elementos que se presentan en la reflexión de la luz.

En la reflexión de la luz se distinguen los siguientes elementos:

Rayo incidente (i) es el rayo luminoso que incide sobre la superficie.

Rayo reflejado (R) es el rayo luminoso que se pro-duce después de chocar el rayo incidente sobre la superficie.

La normal (N) es una recta imaginaria perpendicu-lar a la superficie que se traza en el punto donde se produce la reflexión.

El ángulo de incidencia (i) es el ángulo que se for-

ma entre el rayo incidente y la normal.

El ángulo de reflexión (R) es el ángulo que se for-

ma entre el rayo reflejado y la normal.

Tipos de reflexiónDependiendo de la superficie, la reflexión puede ser:

Reflexión especular. Se produce en superficies pu-lidas, en donde los rayos incidentes se reflejan en forma paralela y producen imágenes sobre su super-ficie. Son superficies especulares los espejos y las cu-charas metálicas pulidas.

Reflexión difusa. Se produce sobre superficies rugosas en las que la luz reflejada va en diferentes direcciones, lo cual evita la formación de imágenes sobre su superficie. Ejemplos: el papel y la madera.

12 Consulta el siguiente recurso digital. En él encontrarás un video en el que se presenta un fenómeno de la luz. Describe lo que observas.


Se observa la reflexión especular de la luz. Los rayos incidentes se reflejan sobre la superficie de un espejo.

Luz y materiaCuando la luz interactúa con un objeto, éste puede absorber, transmitir, reflejar o re-fractar la luz.

Absorción de la luz

La absorción de la luz se presenta cuando la luz, al incidir sobre la superficie de un objeto, hace que los átomos del material absorban parte de la energía que les llega. Habrás observado que cuando la luz del sol toca, por ejemplo, el vidrio de una ventana se nota un incremento de su temperatura. Esto se debe a que el vidrio absorbe parte de la energía que incide sobre él y sus partículas vibran haciendo que su energía térmica aumente y, en consecuencia, su temperatura también.

Transmisión de la luz

Un objeto transmite luz cuando la luz que incide sobre él lo atraviesa. El material del que está hecho un objeto determina la cantidad de luz que este transmite, absorbe o refleja.

Un material es opaco porque absorbe y refleja la luz pero no la transmite, ya que no puedes ver a través de él, como tu libro, una silla de madera e incluso, tú. Otros materiales son traslúcidos porque transmiten parcialmente la luz, de manera que no puedes ver claramente a través de ellos, sino que ves borroso, como cuando miras a través del papel mantequilla y de los vidrios martillados. Los materiales transparentes son aquellos que transmiten la luz sin dispersarla, de manera que puedes ver a través de ellos, como el agua cristalina y el vidrio de una ventana.

Reflexión de la luz

La reflexión se presenta cuando la luz u otra forma de onda choca contra un objeto y rebota. Gracias a la reflexión de la luz podemos ver los objetos que se encuentran a nuestro alrededor, ya que la luz que reflejan los objetos es detectada por nuestros ojos.

t ¿Por qué el vidrio de la ventana se calienta y transmite la luz?


Parte de la energía de la luz es absor-bida por el vidrio y por esto se calienta. Además transmite la luz porque es un cuerpo transparente, lo que permite que la luz pase a través del vidrio.

Ampliación multimediaAmpliación multimedia sobre un fenómeno de la luz.


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Refracción de la luz

La refracción de la luz se presenta cuando la luz cambia de medio y al hacerlo cambia su dirección. Cuando un haz de luz llega a la frontera entre dos medios materiales distintos, una parte de ella es reflejada y la otra es transmitida al segundo medio. Esta desviación que presenta la luz cuando se transmite es la consecuencia de la refracción de la luz.

En la refracción se presentan los siguientes elementos: rayo incidente (i), la normal (N), el ángulo de incidencia (

i), el rayo refractado (r), que es el rayo producido al cambiar de medio de propagación, y el ángulo de refracción

(r), que forma el rayo refractado con la normal.

t La refracción se presenta cuando la luz cambia de medio de propagación.

La desviación del rayo incidente al cambiar de medio depende de la rapidez de la luz en cada material. Cuanto menor sea la rapidez de la luz en el medio, menor será la desviación del rayo refractado. Se denomina índice de refracción a la propiedad que indica la razón de la rapi-dez de la luz en el vacío con respecto a la velocidad de

13 Te invitamos a realizar un minilaboratorio llamado ¿Por qué aparece la moneda?

Necesitas: una taza opaca pequeña, una moneda, una jarra con agua y un compañero. Para iniciarlo, lee el procedimiento antes de empezar.

Deposita la moneda en el fondo de la taza. Pon la taza en una mesa frente a ti.

Pide al compañero que aleje lentamente la taza hasta que no puedas ver la moneda.

Rayo incidente

Agua

Normal

Rayo refractado

i

R

la luz en un material. Veamos: el vidrio tiene un índice de refracción mayor que el del aire, pues la rapidez de la luz en este medio es menor que la rapidez de la luz en el aire. El índice de refracción no solo depende de la ra-pidez de la luz en el medio refractado, también depende de la longitud de onda de la luz utilizada.


Los prismas ópticosCuando un haz de luz blanca pasa a través de un prisma transparente y triangular, se descompone en el espectro de luz visible. Esto se debe a que la luz blanca com-prende longitudes de onda que van del rojo al violeta. La luz roja viaja a una rapidez mayor dentro de un medio específico que la luz azul, lo que trae como consecuen-cia que la luz blanca se disperse en sus diferentes co-

14 Consulta el recurso digital y observa el video en el que se presenta un fenómeno de la luz. Describe lo que observas.

q El espejismo es un fenómeno que se presenta por la refracción de la luz a través de las diversas capas de aire.

Luz blanca

RojoNaranjaAmarilloVerdeAzulVioleta

La luz blanca se descompone al pasar por un prisma.u El prisma triangular

hace que la luz se refracte dos veces. En la primera refracción, la luz blanca incidente entra en el prisma; en la segunda, la luz sale del prisma y regresa al aire.

Prisma de cristal

El arco iris es un fenómeno óptico y meteorológico que se produce cuando la luz del sol incide en las gotas de agua que están suspendidas en la atmósfera durante la lluvia o después de ella. Cuando un rayo de luz entra en una gota, se refracta y se descompone. Estos rayos multicolores se reflejan en la superficie interna de la gota y al salir de ella se refractan nuevamente, lo que hace que se produzca mayor separación de los colores. La forma del arco iris es la de un arco multicolor con el rojo en la parte exterior y el violeta en la interior.

lores cuando pasa a través de un prisma. Como cada color tiene una longitud de onda diferente, cada uno va a tener un índice de refracción también diferente, lo que hace que la luz blanca se separe en los diferentes colo-res. Por ejemplo, la luz roja se desvía menos porque su longitud de onda es mayor, mientras la violeta se desvía más porque su longitud de onda es menor.

El espejismoSeguramente has visto el reflejo de un auto que viene en un charco de agua sobre el pavimento. A medida que te acercas, el agua tiende a desaparecer. El espejismo es la imagen que se forma por la refracción de la luz a través de las diversas capas de aire, cuando el objeto se encuentra distante. Ocurre porque el aire que está más cerca al suelo está más caliente que el aire que se encuentra encima, de manera que la densidad del aire se hace mayor a medida que este se enfría. El resultado que se presenta es que la luz se refracta a medida que atraviesa las capas de aire, lo que provoca que la desviación del rayo refractado sea cada vez mayor y se refleje como si se tratara de una superficie especular, de manera que se forma una imagen sobre su superficie.

15 Observa los 10:30 minutos del siguiente video so-bre la luz. Escribe a continuación siete conceptos que puedas identificar.


Se observan la refracción y la dispersión de la luz.

1. La luz es energía

2. La rapidez de la luz

3. La transmisión de la luz

4. La luz viaja de manera rectilínea. Las sombras

5. Cuerpos luminosos e iluminados

6. La reflexión de la luz. Superficies difusas y especulares

7. La refracción de la luz

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Port

afol

io

Sin mover la moneda ni la taza y sin que cambies de lugar, pide al compañero que vierta lentamente agua en la taza hasta que puedas ver la moneda.

Invierte los roles con tu compañero y repite el experimento.

¿Influyen los colores en tu vida?

Para que se presente el color es necesario tener en cuenta: la presencia de luz, la manera como interactúa la luz con el objeto a través de la absorción, la transmisión, y la manera como la reflexión de la luz es percibida por el ojo. Para poder solucionar el problema pertinente es necesario que reflexiones y describas los factores que intervienen en la producción y detección del color de los objetos.

Ingresa al enlace. Allí encontrarás un video titulado Teoría del color: parte 1. Observa con atención los primeros 5:45 minutos; con base en lo que has aprendido hasta ahora, responde las preguntas que te llevan a describir los factores que intervienen en la emisión y recepción del color. Guarda la información, pues te servirá para lle-var a cabo la conferencia.

Describe lo que observaste y explica lo que ocurre. Código QREscanéalo con tu iPad


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Responde las siguientes preguntas.

¿De qué manera el color depende de la luz que incide sobre los objetos?

¿El color es una propiedad que tienen los objetos?

¿Cómo el ojo humano percibe el color?

¿Qué factores hacen que se perciba el color? Explica.

Representa gráficamente la trayectoria de la luz antes y después de añadir el agua.


Cuando la taza se aleja, la moneda no se puede

ver porque los rayos reflejados no penetran en los

ojos. Cuando se agrega el agua, la luz se refracta y

se desvía de manera que la reflexión de la moneda

llega hasta el ojo y puede verse el objeto.





Video sobre la teoría del color.



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Ampliación multimediaAnimación sobre el arco iris.

Ampliación multimediaVideo sobre un fenómeno de la luz.

Video titulado Todo sobre la luz. En él se muestran algunas propiedades de la luz y algunos fenómenos que se presentan.


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RESPUESTAS

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Proyecto

• Es el efecto de los colores en la percepción y la conducta humanas.

• El efecto que se quiere es llamar la atención. Simboliza vitalidad, sexualidad y peligro.

• El amarillo, porque sirve para abrir el apetito.

• Porque el verde simboliza la naturaleza.

• Porque el color se asocia con conductores más agresivos y, por tanto, con personas que se exponen más a

accidentes.

• Es la mezcla de todos los colores.

• El color rosado.

• El color de las pastillas afecta la efectividad que se espera, tiene un medicamento.

• Los elementos sensoriales como el color y la forma de un medicamento crean percepciones positivas que

complementan los atributos médicos.

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Portafolio 2

• Para que un objeto sea visto por el ojo humano requiere una fuente de luz que emita radiación dentro del

espectro de luz visible, es decir, aquella que tiene una longitud de onda que va desde los 380 nanómetros (nm) a

los 780 nm. La luz que incide sobre los objetos puede ser monocromática, policromática o puede llevarse a cabo

el metamerismo, dependiendo del color de la fuente.

• No, depende del material, que permite que la luz que incida sobre ellos pueda reflejarse, absorberse o

transmitirse.

• Después de que la luz visible incide sobre un objeto, parte de esta es absorbida y otra parte es reflejada. La luz

reflejada por el objeto llega a la retina y de allí es detectada por el nervio óptico e interpretada por el cerebro.

• Los factores son: la iluminación, es decir la fuente de luz y que esta sea visible para el ojo humano; la interacción

de la luz con el objeto, lo que hace que esta se absorba o se transmita y que se refleje; el último factor es la

manera como el ojo percibe la luz reflejada en la retina y se transmite a través del nervio óptico al cerebro.

libro noveno parte 1

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