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HIPERTEXTO FÍSICA 2 SUGERENCIAS METODOLÓGICASUNIDAD 4

Óptica

SUGERENCIAS METODOLÓGICAS

Presente el tema con la siguiente pregunta: ¿Por qué cuando nadamos debajo de la su-perficie del agua podemos ver mucho mejor si usamos anteojos para natación?

Explique luego de escuchar las respuestas de sus estudiantes: para que se forme una ima-gen nítida en la retina, el ojo debe refractar los rayos de luz. Aproximadamente dos ter-cios de la refracción ocurren en la superficie del ojo. Si hay agua sobre el ojo, se pierde casi toda la refracción, porque el índice de refrac-ción del ojo es aproximadamente igual al del agua. Si usamos gafas para natación, habrá una capa de aire frente a nuestros ojos que proporcionará una refracción normal. Los peces que pueden ver simultáneamente en el agua y en el aire, tienen dos retinas y un cristalino ovalado. Para compensar la reduc-ción en la refracción de la porción sumergida del ojo, el cristalino tiene una curvatura ma-yor para recibir los rayos que provienen del escenario submarino.

Realice con los estudiantes el siguiente expe-rimento:

• Haga un agujero (con un alfiler) en una hoja de papel opaco. Mantenga el papel a unos cuantos centímetros de un ojo y cierre el otro. Luego, cuidadosamente sos-tenga un clavo pequeño en el agujero y mueva el clavo a lo largo de la alineación, hasta que aparezca una figura sombreada en el círculo de luz que sale del agujero. Pregunte: ¿Qué es lo que produce la figu-ra, y por qué está invertida con respecto al clavo?

El ojo produce una imagen real e inverti-da del clavo, en la retina. Sin embargo, el clavo se ve en la posición correcta porque el cerebro invierte la imagen real al inter-pretar la escena. El clavo también produce una sombra, cuya orientación es la misma de este, en la retina. Pero como el cerebro invierte la escena que se encuentra en la retina, parecerá estar al revés.

Acláreles a los estudiantes por qué decimos que estamos viendo el pasado del universo: en el espacio, la luz viaja a una velocidad

cercana a los 300.000.000 m/s. Esta velocidad es suficiente para darle la vuelta a la Tierra en 1/7 segundos; para darnos cuenta de que el Sol se apagó se necesitan cerca de ocho minutos o para cruzar el sistema solar se re-quieren once horas.

Igualmente las estrellas están muy lejos de la Tierra. Su luz tarda mucho tiempo en llegar hasta nosotros. La estrella más cercana a la Tierra es Próxima Centauro, situada a 4,3 años luz. Cuando la miramos, la luz que estamos viendo es la que emitió hace 4,3 años, pues ese es el tiempo que tarda su luz en llegar hasta nosotros.

Proponga a sus estudiantes el siguiente ex-perimento, para comprobar la falta de iden-tidad entre la imagen que refleja el espejo y el objeto que la produce. Pídales que lleven a clase los siguientes implementos:

• Un espejo de 10 a 15 cm de largo

• Una hoja

• Esfero o lápiz

Procedimiento:

Poner verticalmente, sobre una mesa el espe-jo. Dibujar en un papel cualquier figura, por ejemplo, un rectángulo con sus diagonales, pero, sin mirar directamente a la mano que dibuja, sino su imagen reflejada en el espejo. Comente que esto que parece tan sencillo es algo muy difícil de realizar.

Lea y analice con los estudiantes la siguiente información que les permitirá reconocer en su entorno los fenómenos ondulatorios, y comprender cómo los ojos nos delatan:

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Óptica

El iris es la parte coloreada del ojo que se dilata y se contrae, y que regula el tamaño de la pupila, admitiendo más o menos luz según la intensidad de esta. También sucede que el tamaño relativo del aumento o contracción de la pupila se relaciona con nuestras emo-ciones: si vemos, olemos, gustamos u oímos algo agradable, nuestras pupilas aumentan de tamaño en forma automática. Si vemos, olemos, gustamos u oímos algo repugnante, nuestras pupilas se contraen también en for-ma automática. ¡Muchos jugadores de cartas revelan la mano que les tocó por el tamaño de sus pupilas!

Realice a sus estudiantes las siguientes pre-guntas relacionadas con ejemplos de su entorno. Escuche sus respuestas y después aclare conceptos:

• ¿Por qué las nubes son blancas?

Explique: las nubes están formadas por goti-tas de agua de distintos tamaños. Esas gotitas producen una variedad de frecuencias dis-persadas: las más diminutas dispersan más el azul que los demás colores; las gotas un poco mayores dispersan frecuencias un poco ma-yores, por ejemplo, el verde; y las gotas más grandes dispersan más el rojo. El resultado es una nube blanca. Los electrones, cercanos entre sí dentro de una gotita, vibran juntos y en fase, lo cual da como resultado mayor intensidad de la luz dispersa que cuando la misma cantidad de electrones vibran por separado. En consecuencia, ¡las nubes son luminosas!

Recomiende a sus estudiantes que la siguien-te vez que se encuentren admirando un cielo azul intenso, o deleitándote con las formas de las nubes brillantes, o contemplando una bella puesta de Sol, piensen en los diminutos diapasones ópticos que vibran; ¡así aprecia-rán más las maravillas cotidianas de la natu-raleza!

• ¿Por qué el agua es azul verdosa?

Explique: con frecuencia, al mirar la superfi-cie de un lago o del mar, vemos un bello azul

profundo. Pero este no es el color del agua sino el color reflejado del cielo. El color pro-pio del agua, que puedes apreciar al mirar un trozo de material blanco bajo el agua, es un azul verdoso pálido.

Aunque el agua es transparente a la luz de casi todas las frecuencias visibles, absorbe mucho las ondas infrarrojas.

• ¿Cómo se forma o se produce un espejis-mo?

Explique: las arenas del desierto, caldeadas por el calor, adquieren propiedades seme-jantes a las de un espejo, porque la capa de aire caliente que linda con ellas es menos densa que las capas superiores. Todo rayo de luz oblicuo procedente de cualquier ob-jeto bastante alejado, al encontrarse con esta capa de aire se desvía, de forma que al seguir adelante, vuelve a alejarse del suelo y llega a los ojos del observador, lo mismo que si se hubiera reflejado en un espejo.

Enséñeles a sus estudiantes a descubrir cuál de sus dos ojos “ve más”, luego, explíqueles que algunos tenemos “un ojo perezoso”.

¿Cuál es tu punto ciego…?

Invite a sus estudiantes a realizar la siguiente experiencia: uno de los estudiantes sos-tendrá con un brazo su libro; el libro estará abierto en esta página, y el brazo perma-necerá extendido. Pídale que cierre el ojo izquierdo y observe la figura de abajo, solo con el ojo derecho. El estudiante podrá ver el punto redondo y la “X” a esa distancia. Si luego, acerca con lentitud el libro hacia sus ojos, manteniendo el ojo derecho fijo en el punto, llegará a una posición, a unos 20 o 25 cm del ojo, en la que la “X” desaparecerá de su vista. Pida al estudiante que ahora cierre el ojo derecho y vea fijamente a la “X”, con el mismo procedimiento anterior. En este caso, el punto desaparecerá de su vista a medida que acerque el libro a sus ojos. Permita que varios estudiantes realicen la experiencia. Explique luego que a ese punto en que el observador deja de ver la figura contigua a la que está observando fijamente es lo que se conoce como punto ciego.