2

2º ESO. Ciencias da Natureza. T.5. A luz. Xacobo de Toro

Nome e Apelidos: Nº

T. 5. A luz

1. Que é a luz?Todas as radiacións en xeral, e entre elas a luz, propáganse en forma de ondas. As ondas que se poden propagar no baleiro chámanse electromagnéticas. No tema “Calor e a temperatura” vimos que unha radiación é unha forma de transmisión da enerxía consistente na emisión de enerxía desde un corpo sen que haxa un medio material de propagación. Asociado ao campo eléctrico existe outro campo magnético.

Chámase luz (do latín lux, lucis) á radiación electromagnética que pode ser percibida polo ollo humano. En física, o termo luz úsase nun sentido máis amplo e inclúe o rango enteiro de radiación coñecido como o espectro electromagnético, mentres que a expresión luz visible denota a radiación no espectro visible.

A luz tarda 8,4 segundos en chegar á Terra e como xa sabes, entre o Sol e a Terra non hai aire nin outro medio polo que se poida propagar a luz é dicir, viaxa polo espazo baleiro. A luz e a calor do Sol poden viaxar deste xeito ata chegar a nós percorrendo unha distancia de 150 millóns de Km.

O espectro electromagnético é á distribución enerxética do conxunto das ondas electromagnéticas. Referido a un obxecto denomínase espectro electromagnético ou simplemente espectro á radiación electromagnética que emite (espectro de emisión) ou absorbe (espectro de absorción) unha substancia. O espectro electromagnético esténdese dende a radiación de menor lonxitude de onda, como os raios gamma e os raios X, pasando pola luz ultravioleta, a luz visible e os raios infravermellos, ata as ondas electromagnéticas de maior lonxitude de onda, como son as ondas de radio (créese que o límite para a lonxitude de onda posible máis pequena é a lonxitude de Planck mentres que o límite máximo sería o tamaño do Universo).

Só unha pequena parte da enerxía radiante (a que vemos cos nosos ollos) é o que chamamos “luz”.

1.1. Características das ondas electromagnéticas.Ao igual que outras ondas, como as do son, as ondas electromagnéticas tamén se caracterizan pola súa velocidade de propagación e a frecuencia (oscilacións do campo electromagnético por segundo.

Escribe na marxe as palabras clave

2

2º ESO. Ciencias da Natureza. T.5. A luz. Xacobo de Toro

A velocidade da luz é tan elevada que ata o século XVII supúñase que se propagaba con velocidade infinita, é dicir instantaneamente. Hoxe sábese que todas as ondas electromagnéticas propáganse polo baleiro á velocidade de 300.000 km/s, que se coñece como “velocidade da luz no baleiro” e simbolízase coa letra c (c=300.000 km/s). Esta velocidade é para o baleiro pois cando atravesa algún medio vai algo máis amodo.

Albert Einstein, o autor da Teoría da Relatividade dicía, entre outras cousas, que nada pode viaxar máis rápido ca luz

A lonxitude de onda é outra característica das ondas. Canto maior é a lonxitude de onda, menor é a frecuencia. Dado que a lonxitude de onda é unha distancia, mídese en unidades de lonxitude (m). Canto maior é a frecuencia de onda, maior é a súa enerxía.

A luz é a radiación visible do espectro electromagnético que podemos captar cos nosos ollos e tal e como explicamos antes, non representa toda a gama do espectro electromagnético. As ondas electromagnéticas clasifícanse segundo a súa frecuencia tal e como se amosa no diagrama de enriba, que se coñece co nome de espectro electromagnético.

Os nosos ollos funcionan como antenas receptoras das ondas electromagnéticas comprendidas entre as frecuencias de 4.1014 Hz (vermello) e uns 8.1014 Hz (violeta), por tanto as frecuencias por enriba e por embaixo non as podemos ver.

2. Propiedades da luz A luz presenta tres propiedades características: propágase en liña recta, pódese reflexa e pódese refractar (cambiar de dirección cando pasa dun medio a outro) .

Se pensamos nunha igrexa de estilo románico de muros grosos e poucas fiestras, a zona do altar está bañada pola luz da primeira hora da mañá que entra pola fiestra central da ábsida. Esta luz concentrada en feixes de luz, vanse movendo, conforme vaino facendo o sol no exterior. O paso dos ferigreses desde a entrada cara o altar era o símbolo do paso das tebras á luz. Estas imaxes das diapositivas amosan un feito por tanto que xa era coñecido desde a antigüidade, que a luz propágase en liña recta.

A propagación rectilínea da luz permitiranos empregar unha idea gráfica moi útil para estudar certos fenómenos: o raio de luz que é aA liña recta que representa a dirección e sentido da propagación da luz. ¿Será o mesmo “feixe” que “raio”?, a resposta é “non”. Un raio é unha representación gráfica: una liña que non ten grosor. En cambio, na realidade, un feixe si que ten grosor como vemos nas imaxes.

Un feito que demostra que a propagación rectilínea da luz é a formación das sombras. Cando un obxecto, por exemplo unha chave, interponse entre a luz e unha superficie, a luz interceptada polo obxecto non chega ata a superficie; créase así unha silueta escura coa forma do obxecto, que se chama sombra. A forma e o tamaño da sombra pódense determinar trazando unhas liñas rectas que parten do foco de luz e pasan polo contorno do obxecto

2.1.Sombras, penumbras e eclipses. Se o foco de luz é grande e está preto, fórmase sombra (S) onde non poden chegar os a raios procedentes do foco luminoso e fórmase unha penumbra (P) naquelas zonas onde non chegan os raios

2

2º ESO. Ciencias da Natureza. T.5. A luz. Xacobo de Toro

procedentes dun dos extremos extremo do foco, pero si chegan os que proveñen do outro extremo. (se non ollas a diapo, non o entendes)

A palabra eclipse significa “ocultación”. Na eclipse de lúa, a lúa queda oculta porque a Terra interponse entre o Sol e a Lúa e poden chegar a durar ata 3 horas, xa que a penumbra e sombras proxectadas pola Terra son máis grandes co diámetro luar. A Lúa podémola ver enroxecer cando está na zona de penumbra. É o chamado “rubor” da Lúa. A Terra ensombrece a Lúa porque ponse entre ela e o Sol.

Na eclipse solar, o Sol queda oculto porque a Lúa interponse entre o Sol e a Terra. Dura uns poucos minutos. (Déixote un pouco de espazo para que expliques o porqué).

A eclipse anular de Sol acontece porque as veces a Lúa está un pouco máis afastada (debido á natureza da orbita elíptica) e as persoas situadas no punto A da diapositiva ven unha eclipse anular.

2.2. A luz refléxase.Se un feixe de luz láser reflíctese nun espello: o raio que chega ao espello é o raio incidente e o que sae “rebotado” formando oturo raio é o raio reflexado. A reflexión da luz é o cambio de dirección que experimenta un raio luminoso ao chocar contra a superficie dos corpos. A luz reflectida segue propagándose polo mesmo medio que a incidente.

Cando acontece a reflexión dos raios de luz nunha superficie perfectamente plana como a dun espello, acontece que o raio incidente, o reflectido e a normal están nun mesmo plano perpendicular á superficie. O ángulo de incidencia é igual ao ángulo de reflexión.

Podes comprobar todo isto mirándote nun espello. Para ver todo o teu corpo, os raios que proveñen dos teus pés deben chegar aos teus ollos tras se reflectir no espello. Isto só é posible se a altura do espello é, como mínimo, a metade da túa altura.

Se os nosos ollos non están exactamente na dirección da luz reflectida, non poderemos ver a imaxe no espello. (exemplo do espello e a flor)

¿Por qué vemos os obxectos? Porque a luz que se reflicte neles chega ata os nosos ollos.

Hai dous tipos de reflexión:a reflexión especular e a reflexión difusa. Na r. especular os raios reflectidos saen nunha mesma dirección grazas a unha superficie lisa, mentres que na r. difusa os raios reflectidos saen en todas as direccións debido a superficies rugosas.

Grazas á reflexión difusa, podes ler as páxinas destes apuntes desde calquera ángulo. Os raios reflectidos saen en todas as direccións debido a que a superficie das páxinas é rugosa. Podemos percibir os obxectos e as formas grazas á reflexión difusa da luz na súa superficie.

Imaxes nun corpo plano Observa con detemento o que acontece cando miramos algo nun espello plano. O obxecto parece estar “detrás do espello” . A esa imaxe chamámola “imaxe virtual” ou imaxe especular.

Para debuxar unha imaxe reflectida nun espello plano debemos trazar rectas perpendiculares ao espello desde cada punto que se prolongan exactamente á mesma distancia por detrás de este. Unindo todos os puntos, obtense a imaxe.

2

2º ESO. Ciencias da Natureza. T.5. A luz. Xacobo de Toro

Imaxes en corpos curvos.Todos os raios que chegan paralelos a un espello cóncavo reflíctense converxendo nun mesmo punto denominado foco (F) do espello. Nun espello convexo, o Foco (F) está situado detrás do mesmo. C = Centro de curvatura

2.3. A refracción da luz. Cando a luz pasa dun medio a outro, por exemplo, do aire á auga, desvíase (cambia de dirección), é dicir, refráctase. A velocidade de propagación tamén é distinta nos distintos medios. Ademais de cambiar a dirección, cambia a velocidade. Tamén hai refracción novamente cando o raio pasa da auga ao aire.

A refracción da luz é o cambio de dirección que experimentan os raios luminosos ao pasar dun medio a outro no que se propagan con distinta velocidade.

Isto explica por qué semella dobrarse un pau ao introducilo na auga. Este é un dos efectos ópticos máis curiosos da refracción. Ao introducir un pau na auga, parece que se dobrou cando se contempla dende a superficie, porque os raios que proveñen do extremo mergullado do pau sofren unha refracción (ao pasar da auga ao aire), que os afasta da normal e os dirixe aos nosos ollos. Dende a nosa posición, eses raios parecen proceder do punto A, onde vemos realmente a imaxe do pau. Por esta razón temos a sensación de que o pau "dobrouse" ao entrar na auga.

Las leis fundamentais da refracción son: 1) o raio refractado, o incidente e a normal encóntranse nun mesmo plano. 2) O raio refractado achégase á normal cando pasa dun medio no que se propaga a maior velocidade a outro no que se propaga a menor velocidade. Pola contra, afástase da normal ao pasar a un medio no que se propaga a maior velocidade.

A relación entre a velocidade da luz no baleiro e nun medio no que poida propagarse denomínase índice de refracción (n) de ese medio.

C (velocidade da luz no baleiro)= 300.000 Km/s

V = velocidade da luz no medio (substancia)

Como C é sempre maior ca v, o índice de refracción de calquera medio será sempre maior ou igual a 1

A dispersión da luz.A luz branca é unha mestura de cores e isto podémolo apreciar cando facemos pasar un feixe le luz branca por un prisma ou medio dispersador. Como cada cor ten o seu propio índice de refracción, desvíase máis ou menos. O resultado é que la luz descomponse nas “cores do arco da vella.” O vermello desvíase menos e o violeta máis. Ás veces as nubes ou as pingas de auga dispersan a luz solar formando “arcos da vella”.

As lentes Podemos atopalas en lupas ou en aparatos como telescopios, microscopios, cámaras, gafas… O seu funcionamento baséase na refracción da luz cando atravesa o vidro

As lentes converxentes son máis grosas polo centro que polos extremos. Os raios refractados por estas lentes converxen (dirixirse cara un mesmo lugar) nun punto chamado foco (F). As lupas son lentes converxentes, por iso pódese facerse un lume cos raios do Sol se orientamos axeitadamente nunha lupa e poñendo follas secas en F, onde o raio é concentrado.

2

2º ESO. Ciencias da Natureza. T.5. A luz. Xacobo de Toro

As lentes diverxentes. Son máis grosas polos extremos que polo centro. Os raios refractados non converxen nun punto, senón que se separan (diverxen).

O aparato máis sinxelo construído cunha lente é a lupa. Empregándoa axeitadamente, podemos ver aumentada a imaxe. Tamén pode formar una imaxe máis pequena e invertida dos obxectos lonxanos. Se o obx0cteo está preto da lupa a imaxe fórmase dereita e aumentada.

3. A luz e a materia. As cores das cousas.En función do comportamento fronte á luz, os corpos clasifícanse en transparentes se a luz pode atravesalos e podemos ver a través de eles, ppacos se a luz non pode atravesalos e non podemos ver a través de eles e translúcidos se a luz pode atravesalos en parte e podemos ver a través de eles, pero borroso. Por tanto, as cousas poden ser transparentes, opacas ou translúcidas. Pero, a que se debe o feito de que moitos corpos presenten ademáis, cores? Como vimos, a luz branca descomponse nunha banda de cores cando atravesa un prisma. Isto quere dicir que a luz branca componse das diferentes cores do arco da vella: violeta, azul, verde, amarelo, laranxa e vermello. realmente, existen tres cores: vermello, verde e azul, denominados cores primarios, que ao mesturarse en diferentes proporcións dan lugar a todos os demáis. Si mestúranse nas mesmas cantidades producen luz branca (demóstrase cunha peonza de Newton). A cor por transmisión dase en corpos transparentes e translúcidos, que absorben todas as cores menos unha. O aceite é amarelo-verde porque absorbe todas as cores menos o verde, que o atravesa. A cor por reflexión dase en corpos opacos que absorben todas as cores menos unha, que é reflexada. Vemos a bombona laranxa porque esa é a cor que reflexa.

Os pigmentos Son substancias que absorben certas cores e reflexan outros. Para obtener cualquera cor só precísanse tres pigmentos puros: o maxenta, o amarelo e o cián. Se mesturamos as tres cores obtense o negro. O maxenta é unha mestura das cores primarias vermello e azul. O cian, de verde e azul. O amarelo, de vermello e verde. A pintura cián reflicte o verde e o azul e absorbe o vermello. A pintura amarela absorbe o azul e reflicte o vermello e o verde. Como exemplo pensa que con tres cartuchos de impresora dos citados pigmentos chegan para imprimir calquera fotografía.

4. O ollo e a vista O ollo humano é un instrumento óptico complexo. A parte receptora é a retina, con células fotosensibles chamadas conos e bastóns. Os bastóns son sensibles a pouca luz, pero non distinguen as cores. Os conos funcionan con máis luz, e hainos de tres tipos que captan as cores básicas: azul, vermella e verde. O cristalino é unha lente converxente biconvexa que permítenos enfocar na visión. Na retina fórmase unha imaxe invertida e máis cativa do obxecto real que estamos vendo.

Actividades:DEBES TER TODO O TEMA SULIÑADO COS PUNTOS IMPORTAMTES E AS PALABRAS CLAVE Á DEREITA DO TEXTO. LEMBRA QUE É OBRIGATORIO FACER UN ESQUEMA DE CHAVES FINAL.

1. Debuxa a imaxe virtual dá túa man dereita.2. Que é a luz?, a que velocidade se propaga?3. Sabes que radiacións percibimos como sensación térmica de calor?4. Busca cal é a radiación de maior enerxía e busca información sobre os posibles procesos nos

que se produce a devandita radiación.

2

2º ESO. Ciencias da Natureza. T.5. A luz. Xacobo de Toro

5. Consegue a folla formativa dun teléfono móbil. Busca cal é a frecuencia empregada por estes dispositivos. A que rexión do espectro electromagnético corresponde?

6. Poden existir corpos que non formen sombras?7. Que teñen en común a sombra e a penumbra. En que se diferencian?8. Que eclipse poderá contemplar un maior número de habitantes da Terra, unha eclipse total de

sol ou unha eclipse total de lúa?9. Como explicarías o motivo de que as eclipses de lúa adoitan durar moito máis que as eclipses

de sol.10. Explica o mecanismo do funcionamento dun periscopio cun pequeno esquema.11. Que tipo de asfalto resulta máis conveniente para facilitar a condución en noites chuviosas, un

asfalto liso ou un asfalto rugoso?12. Pregúntalle a alguén da túa familia se ten un espello de aumentos no cuarto de baño. Fíxate

como é a forma da lente.13. Busque información do xeito que poderías acender un misto cunha lente. Describe de que

xeito, con que tipo de lente e onde se debería colocar o misto para acendela.14. Que tipo de lente é a que se emprega nos asexadoiros (miriñas) das casas?15. Se miro 2 obxectos: un amarelo e outro vermello, a través duns lentes con filtro vermello, cal

será o máis visible?16. Que cores resultarán de mesturar os pigmentos maxenta e amarelo?17. FAI UN DIAGRAMA DE CHAVES COAS PALABRAS CLAVE ANOTADAS