cronograma

ITE ACTIVIDADES Tiempo de semana 2 3 4 5 6 7 1 creacion de blogs   x         2 tema. La luz         x   3 reflexion de la luz         x   4 refracion de la luz         x   5 instrumentos opticos         x   6 fisica moderna           x 7 sustentacion y evaluacion           x

FISICA MODERNA

La física moderna comienza a principios del siglo XX, cuando el alemán Max Planck, investiga sobre el “cuanto” de energía,Planck decía que eran partículas de energía indivisibles, y que éstas no eran continuas como lo decía la física clásica, por ello nace esta nueva rama de la física que estudia las manifestaciones que se producen en los átomos, los comportamientos de las partículas que forman la materia y las fuerzas que las rigen. (También se le llama física cuántica).
En los temas anteriormente tratados, la física clásica no servía para resolver los problemas presentados, ya que estos se basan en certezas y la física moderna en probabilidades, lo que provocó dificultades para adaptarse a las nuevas ideas. Los temas tratados anteriormente no podían ser resueltos por la física clásica.
En 1905, Albert Einstein, publicó una serie de trabajos que revolucionaron la física, principalmente representados por “La dualidad onda-partícula de la luz” y “La teoría de la relatividad” entre otros. Estos y los avances científicos como el descubrimiento de la existencia de otras galaxias, la superconductividad, el estudio del núcleo del átomo, y otros, permitieron lograr que años más tarde surgieran avances tecnológicos, como la invención del televisor, los rayos x, el radar, fibra óptica, el computador etc.
La misión final de la física actual es comprender la relación que existe entre las fuerzas que rigen la naturaleza: la gravedad, el electromagnetismo, la fuerza nuclear fuerte y la fuerza nuclear débil. Comprender y lograr una teoría de unificación, para así poder entender el universo y sus partículas. Se conoce, generalmente, por estudiar los fenómenos que se producen a la velocidad de la luz o valores cercanos a ella o cuyas escalas espaciales son del orden del tamaño del átomo o inferiores.
Se divide en:
La mecánica cuántica
La teoria de la relatividad

Casi todo lo planteado en el siglo XIX fue puesto en duda y al final fue remplazado durante el siglo XX, y de esta misma forma puede ocurrir actualmente, a medida que se produzcan resultados las nuevas investigaciones, y se materialicen los nuevos conocimientos que se irán adquiriendo durante este nuevo siglo.

EL PROYECTOR:

el origen del proyector data de 1646, cuando el alemán Atanasio Kirchner pinto una pequeña figura en un vidrio, coloco delante de esta una lente convergente y una fuente luminosa detrás. De esta forma proyecto sobre una pantalla la figura dibujada.

Mas tarde se produjo la primera linterna mágica que causo sensación y se convirtió en medio de diversión de las multitudes. El danés walgenestein y el Frances de charles fueron los precursores del cinematógrafo, ya que con la linterna mágica podían producir figuras en movimiento. El principio físico que aplicaron fue la persistencia de la imagen en la retina: cuando una imagen permanece en  la retina un tiempo inferior a una décima de segundo y luego es cambiada por otra imagen diferente separadas, sino una que se mueve ligeramente.

En el siglo pasado se hizo tan popular la “linterna mágica” que era  un juguete indispensable para menores y personas adultas. Se pensó, entonces que si se pasaban figuras trasparentes similares, una después de otra al frente de la lente de la linterna mágica, se las podría proyectar en una pantalla. El problema técnico posterior consistió en mantener el movimiento de las placas en forma continua.

FUNCIONAMIENTO DE UN PROYECTOR:

El proyector es un instrumento óptico destinado a dar una imagen real y aumentada de un objeto pequeño. Los sistemas que componen un proyector son el sistema iluminador que produce la intensidad suficiente para iluminar la película, el condensador que es un sistema óptico de lentes y espejos que cumple el papel de concentrar los rayos luminosos sobre las películas; el sistema óptico de proyección que consta fundamentalmente de una lente convergente cuya función es desviar los rayos luminosos retractándolos para producir la imagen en la pantalla. Un sistema refrigerador que evita el excesivo calentamiento, un sistema mecánico o electrónico cuya función es producir el movimiento de la película.

INTERFERENCIA Y DISFRACCION DE LA LUZ:

En jornadas anteriores estudiamos los fenómenos de reflexión y refracción de la luz, teniendo en cuenta la propagación rectilínea. Durante todo el proyecto hemos trabajado con un objeto idealizado, llamado rayo luminoso. Sin embargo, el intento de obtener este rayo fracasa en la práctica, cuando se considera el carácter ondulatorio de la luz debido al fenómeno de difracción.

En la figura se observa la situación que se presenta cuando se pretende producir un rayo luminoso disminuyendo la abertura por la cual debe pasar la onda luminosa.

Debido a que la luz se difracta (varia su curvatura) al pasar por la abertura (a) ; físicamente es imposible producir el rayo luminoso.

EL EXPERIMENTO DE YOUNG:

Thomas Yong, por medio de su experimento estableció sobre base firme el carácter ondulatorio de la luz. Yong pudo medir la longitud de onda de la luz de la siguiente forma:

Hacia llegar la luz solar a un pequeño agujero, que perforo en una pantalla A. La luz que pasaba por dicho agujero se difractaba y llegaba a la pantalla  B, que contenía dos agujeros,  S₁ Y S₂. Nuevamente en cada uno se produce la difracción, y las dos ondas esféricas que emergen se superponen produciendo interferencia de tipo constructivo (líneas antinodales) e interferencias de tipo destructivo (líneas nodales)

En la pantalla C se observa una serie de franjas claras y oscuras que corresponden respectivamente a interferencia de máxima perturbación e interferencia de minima perturbación respectivamente.

Consideremos S₁YS₂ los dos orificios por los cuales incide la luz, los puntosP₁,P₂, etc., están tomados sobre la pantalla  C  en cada una de las líneas nodales 1,2,3 respectivamente. La distancia  S₁- S₂ varia de acuerdo con la línea nodal que se considere.

La luz se propaga como los círculos que crecen en la superficie del agua al tirar una piedra.

Para n=1; S₁- S₂ =1/2λ 

 

  Para n=2; S₁- S₂ =3/2λ

Para n=3; S₁- S₂ =5/2λ 

 

 

 

     

  Para   n=4; S₁- S₂ =7/2λ  

CLASIFICACION DE LAS LENTES:

De acuerdo con la dirección que siguen los rayos refractados cuando la luz pasa a através de la lente, se clasifican en dos grandes grupos: convergentes y divergentes. Las lentes convergentes tienen mas gruesa la parte central que sus extremos, mientras las lentes divergentes tienen mas angosta esta parte. Los nombres de lente convergente y lente divergente se deben a la acción refractadota que ejerce la lente sobre los rayos que inciden paralelos desde el infinito.

ELEMENTOS DE UNA LENTE:

a)      centros de curvatura: son los centros  c₁ y c₂ de las esferas a las que pertenece cada una de las caras de la lente.

b)     Radio de curvatura: son los radios n y  r₂ las esferas a las cuales pertenece cada una de las caras.

c)      Eje principal: es la recta que pasa por los centros de curvatura.

d)     Centro óptico: punto de la lente situado sobre el eje principal que tiene la propiedad de no desviar los rayos que inciden en el.

e)      Planos focales: plano que contiene los puntos donde convergen los rayos refractados cuando estos inciden paralelos.

Si la lente es divergente, en el plano focal están los puntos de intersección de las prolongaciones de los rayos refractados que inciden paralelos.

f)       focos: puntos del eje principal colocados en el punto focal.

RAYOS NOTABLES DE UNA LENTE:

Lente convergente

a)      todo rayo que incide paralelo al eje principal se refracta pasando por el foco..

b)     todo rayo que incide pasando por el foco se refracta paralelo al eje principal.

c)      Todo rayo que pasa por el centro óptico se refracta sin sufrir desviación.

d)     Cuando dos rayos inciden paralelos los rayos refractados se intersectan en el plano focal.

Lentes divergentes:

a)      todo rayo que incide paralelo al eje principal se refracta en una dirección tal que su prolongación pasa por el foco.

b)     Todo rayo que incide en la dirección del foco se refracta paralelo al eje principal

c)      Todo rayo que incide en el centro óptico se refracta sin sufrir desviación.

d)     Cuando dos rayos inciden paralelos, las prolongaciones de los rayos refractados se intersectan en el plano focal.

Imágenes dadas por las lentes convergentes:

a)      objeto situado entre el infinito y el doble de la distancia focal se traza el rayo que incide paralelo al eje principal y el rayo que incide pasando por el foco  d₀<2f

b)     objeto situado a dos veces la distancia focal  d₀=2f  la imagen es real, invertida e igual tamaño

c)      el foco situado entre el foco y el doble de la distancia focal f=<d₀<2fla imagen es real, invertida y mayor.

d)     Objeto situado en el foco d₀=f   no hay imagen.

e)      Objeto situado entre el foco y el lente  d₀>f

La imagen es virtual, derecha y mayor

Lentes divergentes:

IMÁGENES DADAS POR LENTES DIVERGENTES:

Para encontrar la imagen dada por una lente divergente se trazan dos de los rayos notables. Observamos que la imagen siempre tiene las mismas características: virtual, derecha y menor.

FORMULAS PARA LAS LENTES CONVERGENTES:

Consideramos un objeto situado a una distancia mayor que la distancia focal de la lente convergente: los términos empleados son los mismos que para los espejos.

Establecemos las siguientes proporciones entre los triángulos semejantes que se forman a ambos lados de la lente.
    H₀/H₁=S₀/f=(1)

H₀/H₁=f/ S₀=(2)

Al aplicar la propiedad transitiva de la igualdad se obtiene la ecuación  s₀/f=f/s₁  , de la cual concluimos que s₀s₁=f² formula conocida con el nombre de formula de newton.

Siguiendo el mismo procedimiento que para los espejos esféricos se tiene que 1/f=1/d₀+1/d₁, lo que se denomina formula de descartes.

La ecuación de proporcionalidad entre la razón de H₀  con H₁ y  d₀ con d₁ se obtiene al hacer la proporcionalidad entre los triángulos semejantes de la figura      H₀/H₁=d₀/d₁;H₁/H₀=d₁/d₀

Ejemplo: a 30 cm de distancia de una lente convergente delgada, cuya distancia focal es de 25 cm , se ha colocado un objeto de 1cm de alto. Determinar grafica y analíticamente la posición y el tamaño de la imagen.

Solución analítica: d₀=30cm

d₁=?    F=25cm   H₁=?   H₀=1cm

Se aplica la formula de descartes:

  1/d₀+1/d₁   ; 1/d₁1/f+1/d₀

   1/d₁=25cm+1/30cm=1/d₁=2/300-10/300cm=2/300

          d₁=150cm

Para encontrar el tamaño de la imagen se aplica la proporción:

H₀/H₁=d₀/d₁,, de donde H₁=H₀/d₁/d₀

 H₁=(1cm)(150cm)/30cm

 H₁=5cm

LA CAMARA FOTOGRAFICA:

El gran pintor e inventor Leonardo da Vinci (1452-1519) descubrió, cuando estaba en su habitación oscura protegiéndola del intenso sol de verano, que en la pared se observa un paisaje idéntico al exterior pero invertido. Este fue el nacimiento de la cámara oscura que más tarde se transformaría en la cámara corriente de fotografía.

A principios del siglo XVI, el árabe ibnol haitham estudio los eclipses del sol y la luna. Hizo pasar a através de un agujero pequeño los rayos luminosos emitidos por el sol y reflejados por la luna. Estos fueron proyectados en la pared de la habitación. Este principio fue utilizado en los siglos XVII y XVIII campaña como cámara oscura. El Frances “Daguerre” en 1839 empleo placas de cobre recubiertas de yoduro de plata, material sensible a la luz, que dejaba impreso el objeto observado. Sin embargo, este tipo de impresión tenia el inconveniente que las fotografías tenían que se preparadas y reveladas inmediatamente después de la exposición. Un nuevo método que consistió en aplicar la placa sensible sobre una cinta flexible de celuloide de manera que los negativos podían ser almacenados en rollos, fue lanzado por “George Eastman”.

En  1907 “Lumiere” introdujo al comercio las primeras cámaras fotográficas para obtener fotos en colores, pero la verdadera fotografía a color solamente se extendió por el mundo en 1935, cuando Kodak y AGFA produjeron fotografías con emulsión en tres capas.

ELEMENTO DE LA CAMARA FOTOGRAFICA:

Objetivo: sistema óptico compuesto por varias lentes, que canaliza la luz que se reflejan los objetos situados ante el.

Obturador: sistema mecánico o electrónico que permite el paso de la luz a através del sistema óptico durante un tiempo determinado.

Diafragmas: sistema mecánico o electrónico que gradúa la mayor o menor intensidad de luz que debe pasar durante el tiempo que esta abierto el obturador.

Sistema de enfoque: gradúa la posición del objetivo, para que la imagen se forme totalmente donde esta la placa sensible.

Sistema de deslizamiento de la película: sistema que permite desplazar una nueva película antes de cada toma.

Visor: sistema óptico que permite encuadrar el campo visual que ha de ser fotografiado.

Caja: estuche hermético a la luz y de color oscuro, contiene todos los elementos anteriores y constituye el cuerpo de la cámara.