Luz y Visión: Trayectoria de la luz y Convergencia

Autores:

Equipo de padres y madres científicos de la escuela Ciutat d’Alba. ciencia@escolaciutatdalba.cat

Introducción

Empezaremos planteando que  la luz se desplaza en línea recta y que quizás la luz puede cambiar su trayectoria de alguna manera.


El apartado de la refracción es el que verán a continuación:


En este apartado es muy importante preguntarles si el poder desviar la luz es útil y necesario para ver.

Experimentación (fenómeno de la refracción)


1.  Pegamos la cartulina en la mesa con un par de trozos de cinta adhesiva para que no se mueva.


2.  Disponemos uno de los potes sobre la cartulina a una distancia precisa y a un lado de la cartulina (es necesario dejar espacio para repetir la experiencia con el otro pote).


3.  Colocamos un puntero láser encima de una superficie elevada unos 3 o 4 centímetros y la aproximamos a un extremo de la cartulina. Pegamos el puntero con cinta adhesiva y activamos el puntero para que proyecte su haz de luz en dirección ligeramente oblicua al pote.


4.  Mientras un niñ@ aguanta el papel con la pauta de rayas verticales, el otro observa en qué lugar aparece el punto y hace el marcaje sobre la cartulina con un rotulador.


5.  Después cambiamos la dirección del haz y repetimos el marcaje.


6.  Seguidamente, utilizaremos una regla para trazar líneas rectas y apreciar la focalización o convergencia de los haces de luz que origina el pote con agua.


7.  Repetirán la experiencia desde el punto 2 hasta el punto 6 con un pote de diferente tamaño que se colocará al otro lado de la cartulina.

Explicaciones nivel básico


¿Qué formas conocemos de cambiar la trayectoria de la luz?


Lo que pasa en nuestro ojo es lo mismo que la refracción. Todos los rayos de luz que llegan a nuestro ojo sufren un cambio en su dirección… Si un ojo tiene un cristalino, ¿qué elemento de nuestro experimento ha jugado el papel de este cristalino?


Les indicaremos que  el círculo donde estaba el pote es el cristalino del ojo y donde se encuentra el puntero láser es un objeto puntual, y el lugar de encuentro de los puntos  focalizados es la retina (plano focal).


Explicaciones nivel intermedio


¿Por qué es necesario que nuestro ojo haga un cambio en la trayectoria de la luz? La razón es que cuando un punto alejado envía su luz, esta se propaga en todas direcciones y, cuando llega a nuestra altura, en lugar de un punto vendría a ser una mancha. Lo que hace el cristalino es hacer que esta luz vuelva a converger (o focalizar) y cuando llegue a nuestra retina (plano focal) vuelva a ser un punto (tal y como debe ser).

Explicaciones nivel elevado


¿Cómo se ha de deformar nuestro cristalino para que nuestro ojo pueda ver una cosa que está lejos? ¿Se ha de estirar la musculatura para que la convexidad del cristalino tenga un radio grande o se ha de contraer para que el radio de convexidad sea más pequeño?  La respuesta es que el pote grande permite focalizar los objetos más alejados.

Conclusiones


Plantearemos una serie de preguntas que ellos mismos tendrán que saber responder:


Nivel básico


1.  Han de entender que es un haz láser, a diferencia de la luz blanca normal.


2.  Han de poder concluir que el haz de luz no siempre se mueve en trayectorias rectas.


3.  Han de conocer el concepto de reflexión (con espejos) y refracción (con lentes convergentes y divergentes).


Nivel intermedio


1. Han de poder entender que todos los objetos (formados por muchos puntos) emiten luz que se propaga en todas direcciones.


2. Han de apreciar la similitud del sistema óptico recreado en el taller con el de nuestro propio ojo.


Nivel alto


1. Han de entender que hace falta un plano focal.


2. Han de entender que la musculatura de nuestro ojo deforma el cristalino.

¿Qué se pretende demostrar?


    • Concepto de enfoque: para poder “ver” algo, es necesario que la luz que nos llega de ese algo forme una imagen en la retina. Para formar una imagen es necesario que a cada punto del objeto original le corresponda un sólo punto en la imagen (de lo contrario, veríamos borroso, o doble). Esto se puede ilustrar en la pizarra fácilmente. Enfocar, pues, significa hacer que toda la luz que sale de un punto en dirección al ojo se enfoque sobre un solo punto en la retina. Esto se consigue con una lente.

      • La luz viaja en línea recta pero su trayectoria puede ser desviada por una lente haciendo que, aunque los rayos que salgan de un punto vayan en direcciones diferentes, puedan ser concentrados de nuevo en otro punto para así recomponer la imagen.

      Dirigido a:


        • Gran Público

        • Primaria

        • 1r ciclo de Secundaria

        Materiales necesarios:

        Cada grupo de 3 alumn@s dispondrá del siguiente material:


                  Cartulina


                  Lápiz y rotuladores de colores


                  Cinta adhesiva


                  Regla


                  Papel pautado


                  Dos recipientes transparentes de diferentes tamaños


                  Puntero láser

        Riesgos:

        Se debe tener precaución con el uso de los punteros láser

        Enlaces:

        Enlaces y referencias usados por el autor: Curso de Física de Feynman, volumen 1. Altamente recomendable.