Esquemas
Problemas
Ondas electromagnéticas
Una onda electromagnética consiste en la oscilación de un campo eléctrico y otro magnético en direcciones perpendiculares entre sí y, a su vez, perpendiculares ambos a la dirección de propagación de la onda.
Espectro electromagnético
Es la distribución energética del conjunto de ondas electromagnéticas.
La longitud de onda de los colores. #Ciencia #Física (Fuente: https://t.co/JSBp3ixenJ) pic.twitter.com/C6yKCpFGhl
— ✍Leonardo D’Anchiano (@HdAnchiano) 13 de noviembre de 2017
Almacenamiento y transmisión de la información
Las ondas de gran longitud de onda se reflejan en la ionosfera, por lo que pueden propagarse a grandes distancias.
Las ondas de menor longitud de onda no se reflejan en la ionosfera (la atraviesan y salen al espacio) y no pueden superar obstáculos como árboles, edificios o montañas. Para transmitirlas a puntos lejanos se necesitan estaciones repetidoras. La radio, la televisión y la telefonía móvil utilizan este tipo de ondas.
Cuando las distancias que hay que salvar son muy grandes para transmitir estas ondas de mayor frecuencia es necesario disponer de satélites. Así, las emisiones de ondas ultracortas y de microondas, necesitan comunicaciones vía satélite.
La fibra óptica mejora las telecomunicaciones porque permite la transmisión de grandes cantidades de información a largas distancias (en el esquema está el funcionamiento de la fibra óptica).
Visión del color
La luz
Velocidad de la luz
Reflexión
Refracción
Reflexión total
Descomposición de la luz
Polarización de la luz
Polarización circular
Si hacemos pasar la luz circularmente polarizada por un polarizador obtenemos luz linealmente polarizada
En la luz no polarizada el vector campo eléctrico vibra en todas las direcciones perpendiculares a la dirección de propagación de la onda.
- La mayoría de las antenas emisoras emiten una señal polarizada linealmente. Debemos orientar adecuadamente la antena receptora para recibir la señal de forma óptima.
- Se emplean filtros polarizadores en gafas de sol, pantallas de ordenadores y parabrisas de los coches de alta gama.
El ojo y la visión
Con test para «ver» el punto ciego.
Astigmatismo: es un defecto de curvatura de la córnea que impide ver con nitidez y simultáneamente los diversos radios de una circunferencia.
Se corrige con lentes cilíndricas convenientemente orientadas.
Espejos y lentes
Clasificación de las lentes delgadas:
Trazado de rayos en lentes convergentes
Instrumentos ópticos
Lupa
La lupa consiste en una lente convergente que permite colocar los objetos a menor distancia que el punto próximo. Si el objeto se coloca entre el foco y la lente se obtiene una imagen mayor, derecha y virtual.
Si se coloca el objeto en el foco objeto la imagen se forma en el infinito y el ojo está relajado, es decir, sin acomodación.
En la imagen puedes observar como se comporta una lupa en el caso límite en el que el objeto se sitúe sobre el foco de la misma. La imagen del mismo se sitúa en el infinito ( s’=−∞ ). De esta manera el ojo percibirá un objeto mayor (al ser mayor el ángulo subtendido en la retina). Además, al recibir los rayos paralelos, el ojo no se fatiga al ser innecesaria la acomodación del cristalino.
Cámara fotográfica: Consta de objetivo, lente o sistema de lentes convergentes. El objeto se coloca entre el infinito y el doble de la focal para que la imagen sea real, invertida y menor que el objeto. Estas imágenes se proyectan sobre un elemento fotosensible (sensor electrónico en cámaras digitales o película fotográfica en las antiguas cámaras analógicas).
Telescopios refractores (anteojo astronómico): están formado por dos lentes convergentes, objetivo y ocular. Ambas lentes se colocan de forma que el foco imagen del objetivo coincida con el foco objeto del ocular. Permite observar objetos muy lejanos y las imágenes son virtuales, invertidas y mayores.
Anteojo de Galileo: con el anteojo astronómico las imágenes se ven invertidas por lo que no sirve para observar objetos en la Tierra. Esto se resuelve colocando una lente divergente en el ocular. Como en el anteojo astronómico el foco imagen del objetivo coincide con el foco objeto del ocular. Las imágenes son virtuales, derechas y mayores.
Telescopios reflectores: Debido a las aberraciones que presentan las lentes, los grandes telescopios utilizan espejos para recolectar y enfocar la luz.
La luz procedente de un objeto lejano incide en forma de rayos paralelos sobre la superficie cóncava del espejo primario, los rayos se reflejan y se dirigen hacia el espejo plano secundario que los desvía un ángulo de 90º enviándolos hacia el lateral del tubo donde se encuentra el ocular. Camino al ocular procedentes del espejo secundario los rayos de luz se cruzan en el foco objeto del ocular. A través del ocular vemos una imagen virtual, invertida y mayor.
Microscopio: es una combinación de lentes convergentes para obtener aumentos angulares elevados. La lente más próxima al objeto es el objetivo y la más próxima al ojo, el ocular.
El objeto h se coloca a una distancia del objetivo algo mayor que la focal, produciéndose la imagen h’ real, invertida y amplificada entre el ocular y el foco imagen del objetivo. El ocular, que actúa como una lupa observa esta imagen y produce otra virtual, invertida y aún más ampliada. Para que la imagen final se forme en el infinito, la imagen del objeto producida por el objetivo debe situarse en el foco del ocular.El aumento total es el producto de los aumentos de objetivo y ocular. La imagen es virtual, invertida y mayor.
Contenidos
- Valoración de la importancia de la evolución histórica sobre la naturaleza de la luz a través del análisis de los modelos corpuscular y ondulatorio.
- Aproximación histórica a la a la unificación de la electricidad, el magnetismo y la óptica que condujo a la síntesis de Maxwell.
- Análisis de la naturaleza y propiedades de las ondas electromagnéticas.
- Descripción del espectro electromagnético.
- Aplicación de la Ley de Snell.
- Definición y cálculo del índice de refracción.
- Descripción y análisis de los fenómenos ondulatorios de la luz como la refracción, difracción, interferencia, polarización, dispersión, el color de un objeto, reflexión total…
- Explicación del funcionamiento de dispositivos de almacenamiento y transmisión de la comunicación.
- Valoración de las principales aplicaciones médicas y tecnológicas de instrumentos ópticos
Estándares de aprendizaje específicos del tema: (EBAU)
54. Experimenta y justifica, aplicando la ley de Snell, el comportamiento de la luz al cambiar de medio, conocidos los índices de refracción.*
55. Obtiene el coeficiente de refracción de un medio a partir del ángulo formado por la onda reflejada y refractada.*
56. Considera el fenómeno de reflexión total como el principio físico subyacente a la propagación de la luz en las fibras ópticas y su relevancia en las telecomunicaciones.*
62. Representa esquemáticamente la propagación de una onda electromagnética incluyendo los vectores del campo eléctrico y magnético.
63. Interpreta una representación gráfica de la propagación de una onda electromagnética en términos de los campos eléctrico y magnético y de su polarización.
64. Determina experimentalmente la polarización de las ondas electromagnéticas a partir de experiencias sencillas utilizando objetos empleados en la vida cotidiana.
65. Clasifica casos concretos de ondas electromagnéticas presentes en la vida cotidiana en función de su longitud de onda y su energía.
66. Justifica el color de un objeto en función de la luz absorbida y reflejada.
67. Analiza los efectos de refracción, difracción e interferencia en casos prácticos sencillos.
68. Establece la naturaleza y características de una onda electromagnética dada su situación en el espectro.
69. Relaciona la energía de una onda electromagnética. con su frecuencia, longitud de onda y la velocidad de la luz en el vacío.*
70. Reconoce aplicaciones tecnológicas de diferentes tipos de radiaciones, principalmente infrarroja, ultravioleta y microondas.*
71. Analiza el efecto de los diferentes tipos de radiación sobre la biosfera en general, y sobre la vida humana en particular.
72. Diseña un circuito eléctrico sencillo capaz de generar ondas electromagnéticas formado por un generador, una bobina y un condensador, describiendo su funcionamiento.
73. Explica esquemáticamente el funcionamiento de dispositivos de almacenamiento y transmisión de la información.
74. Explica procesos cotidianos a través de las leyes de la óptica geométrica.
75. Demuestra experimental y gráficamente la propagación rectilínea de la luz mediante un juego de prismas que conduzcan un haz de luz desde el emisor hasta una pantalla.
76. Obtiene el tamaño, posición y naturaleza de la imagen de un objeto producida por un espejo plano y una lente delgada realizando el trazado de rayos y aplicando las ecuaciones correspondientes.
77. Justifica los principales defectos ópticos del ojo humano: miopía, hipermetropía, presbicia y astigmatismo, empleando para ello un diagrama de rayos.
78. Establece el tipo y disposición de los elementos empleados en los principales instrumentos ópticos, tales como lupa, microscopio, telescopio y cámara fotográfica, realizando el correspondiente trazado de rayos.
79. Analiza las aplicaciones de la lupa, microscopio, telescopio y cámara fotográfica considerando las variaciones que experimenta la imagen respecto al objeto.
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