ciències experimentals: ones electromagnètiques (la llum)

“La oscuridad no existe, es en realidad la ausencia de luz." (Albert Einstein)

Laura Blanco PozoHéctor Díaz Vázquez Judith Jericó Escolar

2n d'ESO BCiències ExperimentalsCurs 2014 - 2015INS Sant JustProfessora: Silvia Mejías

LA LLUM

2

Científica Teòrica

• Laura• Organitzar i

confeccionar el document Word

• Contribuir en la gravació i producció del vídeo científic

• Contribuir en l'elaboració del Power Point

Científica Experimental

• Judith• Organitzar, gravar i

editar el vídeo científic

• Contribuir en la confecció del document de Word

• Contribuir en l'elaboració del Power Point

Informàtic

• Hèctor• Organitzar i

elaborar el Power Point

• Contribuir en la confecció del document de Word

• Contribuir en la gravació i producció del vídeo científic

Presentació rols i tasques

A - TEÒRIA 1. Introducció 1.1 Moviment ondulatori

1.2 Classificació i característiques de les ones 1.2.1 Segons quina direcció vibren 1.2.2 Segons la seva propagació 1.2.3 Segons si és mecánica o electromagnètica

1.3 Propietats de les ones 1.3.1 Amplitud 1.3.2 Freqüència 1.3.3 Longitud 1.3.4 Velocitat

Index I

4

2. Llum 2.1 Propietats de la llum 2.1.1 Velocitat 2.1.2 Propagació 2.1.3 Reflexió 2.1.4 Refracció 2.1.5 Disperció 2.1.6 Polarització

2.2 Naturalesa i propagació de la llum 2.2.1 Miralls 2.2.2 Miralls: plans 2.2.3 Miralls: concaus 2.2.4 Miralls: convexos 2.2.5 Color: tonalitat, saturació i claretat 2.2.6 L'espectre

Index II

5

Index III

3. La vista 3.1 Parts de l'ull 3.2 Procés de visió 3.3 Límits de la vista 3.3.1. Miopia i Hipermetropia

B - EXPERIMENTAL 4. Vídeo Científic 4.1. Reflexions sobre el vídeo

C - CONCLUSIONS5. Conclusions6. Webgrafia

6

A. TEORIA

1.1 Moviment ondulatori

Moviment Ondulatori

El moviment ondulatori es una forma de transmissió d’energia mitjançant la propagació d’alguna ona.

Ona: pertorbació que es mou a través d’un medi ( aire,aigua…)

7

1.1 Exemple de moviment ondulatori

Si toques una fitxa es cauran successivament les del davant. Això passa ja que la fitxa que té energía potencial, passa a la del davant amb energia cinètica

8

1.2 Classificació i característiques de les ones

1.- Segons en quina direcció vibren

2.- Segons es propagui en una direcció, en un pla o en tres dimensions.

3.- Segons si es mecànica o electromagnètica

9

1.2.1 Segons quina direcció vibren:

Classificació Característiques Exemples

Transversals Són aquelles partícules del mig de l’ona que vibren perpendiculars a la direcció de propagació.

Les oles del mar, les ondulacions que es propaguen per una corda...

Longitudinals Són aquelles que vibren en la mateixa direcció que es propaguen.

El so, les dilatacions que es propaguen per un moll...

10

1.2.2 Es propagui en una direcció, en un pla o en tres dimensions

Classificació Característiques Exemples

Unidimensionals Es propaguen al llarg d’una línia recta

Onda transversal en una corda

Bidimensionals Es propaguen en un pla definit.

Oles concéntricas en la superfície d’un estanc.

Tridimensional Aquestes ondes es poden propagar per tot l’espai igual que la llum i el so. La seva forma es esférica

El so en l’aire.

11

1.2.3 Segons si es mecànica o electromagnètica

Classificació Característiques Exemples

Ones mecàniques Són aquelles que necessiten un medi per propagar-se (aigua, aire…).

El so

Ones electromagnètiques Són aquelles que es propaguen en el buit, sense cap material.

La llum

12

@ VINCLE

1.3 Propietats de les ones

Ones

13

Amplitud Freqüència Longitud Velocitat

1.3.1 Propietats de les ones

14

Amplitud

Ones

Freqüència Longitud Velocitat

És l’altura de l’ona (A), és a dir, la màxima distància que arriba un punt al pas de les ones respectea la seva posició d’equilibri

15

Freqüència

Ones

Longitud VelocitatAmplitud

És medeix en s-1 (hertzios,Hz).La fórmula és: f=1/T • f Freqüència• T temps

f= 1/1.400s= 0,71 s-1

És el nombre d’oscil·lacions que un punt del mig fa en un segon. Una oscil·lació és el moviment d’anada i tornada que fa l’ona.

1.3.2 Propietats de les ones

16

Freqüència

Ones

LongitudVelocitat

Amplitud

És la distancia entre dos crestes consecutives.

És medeix amb metres, ja que és la unitat del Sistema Internacional

1.3.3 Propietats de les ones

17

Freqüència

Ones

Longitud

VelocitatAmplitud

És la rapidesa en que es propaga l’ona i depèn del medi

Per calcular la velocitat s’utilitza la fórmula següent: v= λ·f • v: velocitat• λ:longitud de l’ona • f: freqüència

1.3.4 Propietats de les ones

18

2.1 Propietats de la llum

Llum

Velocitat Propagació Reflexió Refració Dispersió Polarització

19

Fins l’època de Galileo (1564-1642) es pensava que la propagació de la llum era instantània.

Galileo va realitzar un experiment per veure quina era la velocitat de la llum. Aquest experiment consistia en realitzar senyals mitjançant llanternes.

Un experimentador, que l’anomenarem l’experimentador A, estava en una colina a una distància de 1Km de l’altre colina on hi havia el experimentador B.

Va concloure que el temps que trigava des de que un destapava i el altre veia era el recorregut d’anada i tornada que trigava la llum.El mètode era bo, però la velocitat de la llum era molt alt i el temps molt petit perquè el humà pogués mesurar-ho. Galileo no va poder obtenir el valor de la velocitat de la llum.

2.1.1 Velocitat

20

Després de Galileo van produir-se molts experiments per determinar el valor.

Un d’ells va ser El mètode de Foucault.

Aquest mètode consistia que un focus de llum que reflectava en el mirall rotatiu, aquest anava reflectat a un mirall fix, i aquest reflectava en el telescopi d’observació.

2.1.1 Velocitat

21

2.1.2 Propagació

La llum es propaga en línia recta, que representa la direcció i el sentit de la propagació de la llum, raig de llum.

Sabem tot això per les:

Ombres: silueta fosca amb la forma d’un objecte. És produeix quan el focus de llum es troba lluny de l’objecte.

Penombra: És quan el focus és gran i es troba a prop de l’objecte, és produirà ombra i penombra a la vegada si no arriben els raigs procedents d’un extrem, però si de l’altre.

22

2.1.2 Propagació

Eclipsi: És quan a la vegada hi ha ombra i penombra, poder distingir dos tipus:

Un eclipsi de Sol, quan la Lluna es posa entre el Sol i la Terra.A la nit hi ha haurà un eclipsi total del Sol.La part de penombra de la Terra es veurà un eclipsi parcial del Sol.

Un eclipsi de Lluna, quan es posa la Terra entre el Sol i la Lluna.Les zones d’ombra i de penombra projectades sobre la Lluna són més grans que el diàmetre de la Lluna, ja que la Terra és més gran.

23

2.1.3 Reflexió

Quan la llum incideix sobre un cos, aquest la torna amb millor o menor proporció segons les seves característiques, gràcies aquest fenomen podem veure les coses reflexades.

Lleis de la reflexió:

1. El raig incident, el raig reflexat i la normal es troben en un mateix pla.

2. L’angle de incidència es igual que l’angle de reflexió.

@ VINCLE

24

Quan la llum passa d’un medi transparent a un altre es produeix un canvi en la seva direcció degut a la distinta velocitat de propagació que té la llum en els diferents medis materials.

Per obtenir l'índex de refracció

2.1.4 Refracció

Exemple: Vull saber l’índex de refracció de l’aigua:

300000/225564= 1,33

25

2.1.4 Refracció

Lleis de la refracció de la llum:

1. El raig incident, el raig reflexat i la normal es troben en un mateix pla.

2. Llei de Snell: és una fórmula per calcular l’angle de refracció de la llum al travessar la superfície de separació entre dos medis de propagació de la llum amb índex de refracció distint.            n1 sen i = n2 sen r

n1 = índex de refracció del medi que procedeix. i = angle de incidència n2 = índex de refracció del medi en el que es refracta. r = angle de refracció

@ VINCLE

26

2.1.5 Dispersió

És el fenomen en que el raig de llum composta es refracta en un medi quedant així els colors separats.

És produeix quan l’índex de refracció disminueix quan augmenta la longitud de l’ona, llavors les longituds d’ona més llargues (vermell) es desvien menys que les curtes (blau).

Aleshores, a què anomenem arc de sant martí?És una dispersió que es produeix quan la llum blanca dispersa atravessa les gotes d’aigua.

27

Sabem que les ones electromagnètiques poden anar en totes direccions, però si posem un polaritzador només deixarà passar en una sola direcció del pla.

Llei de la polarització:

La llei de Malus: Indica que la intensitat del raig de llum polaritzat linealment, que travessa un analitzador perfecte i de eix óptic vertical que equival a:

2.1.6 Polarització

• indica la intensitat de la llum abans de passar pel polaritzador.

• es la intensitat resultant

• indica l'angle entre el eix del analitzador y l’eix de polarització de la llum incident.

@ VINCLE

2.2.1 Miralls

28

Miralls

Plans Esferics

Concaus Convexos

2.2.2 Miralls: Plans

29

Miralls

Plans Esferics

Concaus Convexos

La imatge produida per un mirall pla es virtual, ja que no pot ser projectada en una pantalla.

2.2.3 Miralls: Concaus

30

Miralls

Plans Esferics

Concaus Convexos

Si l’objectiu es troba a una distancia superior a la distancia focal es forma una imatge real i invertida.Si l’objectiu es troba a una distancia menor a la distancia focal, es forma una imatge virtual i dreta.

2.2.4 Miralls: Convexos

31

Miralls

Plans Esferics

Concaus ConvexosSempre es forma una imatge virtual i dreta respecte l’objectiu

2.2.5 Color

32

Color

La percepció del color implica que ens arribin ondes lluminoses als ulls,on es converteixen en impulsos nerviosos que s’envien al cervell perquè siguin interpretats i ens prodrueixin la sensació de color.

Tonalitat Saturació Claredat

Qualitat que ens permet distingir els colors.

Major o menor barreja del color amb el blanc.

es refereix a la intensitat del color.

2.2.6 Espectre

33

S’anomena espectre a la regió del espectre electromagnètic que el ull humà es capaç de percebre.

34

L'espectre electromagnètic és el conjunt de totes les possibles ones electromagnètiques des de les de major freqüència, com els raigs gamma i raigs X, fins a les de menor freqüència, com les ones de ràdio

Es classifica en set àmbits o regions:Gamma, raigs X, ultravioleta, visible, infraroig, microones, radio.

2.2.6 Espectre electromagnètic

35

3. La vista

El globus ocular és una esfera que fa aproximadament 2,5 cm de diàmetre que, juntament amb el Sistema Nerviós i el cervell, forma el Sistema Visual Humà.

36

3.1. Parts de l'ull

1. Escleròtica

Còrnia: membrana per la que la llum penetra a l’interior de l’ull.

Cambra interior: cavitat plena d’humor aquós que separa la còrnia del cristal·lí.

Cristal·lí: lent convexa que fa possible l’enfocament dels objectes.

37

3.1. Parts de l'ull

2. Úvea

Coroide: cobreix el globus ocular i aporta nutrients a la retina.

Cos ciliar: canvia la forma del cristal·lí per aconseguir l'enfocament correcte.

Iris: té una obertura circular en al centre, la pupil·la. Es contreu i es dil·lata.

Pupil·la: Forat per on entra la llum a l'ull.

38

3.1. Parts de l'ull

3. Retina

Retina: transforma les imatges en impulsos elèctrics i els transmet al nervi òptic.

Nervi òptic: transmet la informació de la retina al cervell.

Cambra interior: Espai buit que conté l'humor vitri, un líquid que dona nitidesa a les imatges.

39

3.2. Procés de visió

Imatge invertida a la retina

Impuls elèctric (neurones)

Lòbul Occipital

@ VINCLE

40

3.3. Límits de la vista

Limitacions generals• Espectre• Intensitat• Mida i Distància• Polarització

Anomalies i Defectes• Daltonisme• Miopia• Hipermetropia• Cataractes

41

3.3.1. Miopia i Hipermetropia

Ull normal. La imatge es projecta a la retina.

Ull massa llarg.La imatge es projecta en un punt anterior a la retina → Dificultat per enfocar bé de lluny. Solució: lent divergent.

Ull massa curt .La imatge es projecta en un punt posterior a la retina → Dificultat per enfocar bé de prop. Solució: lent covergent.

42

B. EXPERIMENT

43

4. Experiment: L'Espectroscopi

@ VINCLE

44

4.1. Reflexions sobre el vídeo

+ Longitud = - Refracció

@ VINCLE

45

C. CONCLUSIONS

46

5. Conclusions

- Composició dels materials: Ens ha semblat un treball molt ben plantejat amb uns passos a seguir i un objectiu clar, un tema complicat però interessant i un suport informàtic excel·lent.

- Idea general: La nostra idea general era fer un treball ben entenedor i que tot estigués esquematizat i visual.

- Ens ha sobtat: La gran quantitat d'ones que hi ha i que no veiem i la gran complexitat i precisió del Sistema Visual Humà.

- Propostes de millora: Deixar a l'alumnat més temps per a elaborar el treball, ja que creiem que d'aquesta manera s'obtindran millors resultats- Distribució i feina en grup: Cadascú s'ha ocupat de la seva tasca i ha contribuït en les tasques dels altres.

47

6. Webgrafia

PDF sobre el moviment ondulatori: http://www.xtec.cat/~jpere239/4tESO/Apunts/TeoOnes.pdfWeb sobre els tipus d’ones: http://www.educaplus.org/luz/ondas.htmlWeb sobre les propietats de les ones: http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/56_ondas/ondas.swfBlog sobre les propietats de les ones: http://naturamecaondu.blogspot.com.es/p/carcaterist.html Web Moviment Ondulatori:http://www.xtec.cat/~sescura/movond.htm Definició d’ona: http://web.educastur.princast.es/proyectos/jimena/pj_franciscga/concytip.htmWeb de les propietats de la llum:http://www.educaplus.org/luz/velocidad_luz.htmlWeb sobre les radiacions electromagnètiques:http://www.cientec.or.cr/ciencias/radiaciones.html Web sobre els miralls:http://www.educaplus.org/luz/espejo1.html Web sobre el color:http://www.educaplus.org/luz/color.html Web sobre l’espectre de llum:http://www.educaplus.org/luz/espectros.html PDF dels límits de la visió humana: https://cienciaysociedad.fundaciondescubre.es/files/2012/03/cienciaysociedad_0022.pdf Web sobre les parts de l’ull humà: http://www.juntadeandalucia.es/averroes/~29701428/salud/ojo.htm Web sobre el procés de visió: https://www.salonhogar.net/Enciclopedia/Conoce_tu_cuerpo/indice.htm Web sobre les anomalies de la vista: http://www.dtic.upf.edu/~ribas/TecnoAV/web/transformacions_optiques.htm

48

Gràcies per la vostra atenció