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luz y ópticaLic.Meramendi Salazar Lilian
IndiceFISICA MODERNA …1
Antecedentes de la fisica moderna …4
Acerca de la fisica moderna …8
Ejemplos de fisica moderna …14
Triptico de fisica moderna …21
OPTICA …22
Desarrollo histórico de fisica moderna …23
Ejemplos de óptica …36
TELESCOPIO …47
Parámetros y accesorios de un telescopio … 58
Monturas de un telescopio …63
Impacto del telescopio …65
Telescopios famosos …67
Triptico del telescopio …70
CUESTIONARIO …72
FISICA MODERNA …
ANTECEDENTES
La física moderna comienza a principios del siglo xx,
cuando el alemán Max Planck, investiga sobre el
“cuanto” de energía, decía que eran partículas de
energía indivisibles, y que no eran continuas como lo
decía la física clásica, por ello nace esta nueva rama
que estudia las manifestaciones que se producen en
los átomos, los comportamientos de partículas que
forman la materia y las fuerzas que las rigen.
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.
MODELOS ATOMICOS
1808 - Modelo atómico de John Dalton
1897 - Modelo atómico de Thompson
1897 - Modelo atómico de Jean Perrin
1911 - Modelo atómico de Rutherfor
1913 - Modelo atómico de Bohr
1916 - Modelo atómico de Sommerfeld
1926 - Modelo atómico de Schrödinger
MODELOS ATOMICOS
TEORÍA DE LA RELATIVIDAD
Esta teoría, promulgada por el físico más
grande del siglo pasado, el científico
alemán Albert Einstein (1 880-1 955), consiste
en analizar los fenómenos para cuerpos
cuya velocidad sea comparable a la
velocidad de la luz en el cual las leyes de la
física clásica dejan de cumplirse.
Albert Einstein
Fue un físico de origen alemán, nacionalizado
posteriormente suizo y estadounidense. Está
considerado como el científico más importante
del siglo XX, además de ser el más conocido.
Mecánica cuántica
En física, la mecánica cuántica es una de
las ramas principales de la física que explica
el comportamiento de la materia y de la
energía. Su campo de aplicación pretende
ser universal, pero es en el mundo de lo
pequeño donde sus predicciones divergen
radicalmente de la llamada física clásica.
EJEMPLOS DEFISICA MODERNA
CAJA FUERTE
EFECTO FOTOELÉCTRICO
Una caja fuerte, es generalmente un ambiente cerrado y oscuro, cuando
el ladrón abre la caja, hace incidir luz dentro de ella; esto hace que se
desprendan electrones de la placa metálica generando así corriente
eléctrica y activando el sistema de alarma Caja fuerte - efecto
fotoeléctrico Una caja fuerte, es generalmente un ambiente cerrado y
oscuro, cuando el ladrón abre la caja, hace incidir luz dentro de ella; esto
hace que se desprendan electrones de la placa metálica generando así
corriente eléctrica y activando el sistema de alarma.
ASCENSOR- EFECTO FOTOELECTRICO
Cuando el rayo de luz llega desde “A” hasta la célula fotoeléctrica
“B” se desprenden de la placa metálica electrones, generando
corriente eléctrica y activando así el motor que permite
abrir o cerrar las puertas
del ascensor. Si se
colocase un obstáculo
en “A”, la puerta no
abre ni cierra.
El emisor de luz es
activado mediante interruptores
adheridos
a la pared.
EL RAYO LÁSER EN EL MERCADO
El código de barras contenido en el producto, es revisado por un emisor
de rayos láser, el
cual lee dicho código. La información pasa a una computadora la cual
identifica el producto
para luego proporcionar el precio
a la caja registradora electrónica.
En caso el sistema no reconozca el
código de barras, la cajera tendría que
digitar manualmente los números que
contienen dicho código.
La El RAYO LÁSER - DISCO COMPACTOlectora de discos compactos
emite rayos láser.
En el proceso de grabación
el sonido se transforma
en códigos; el rayo
láser graba estos códigos
en la cara inferior del disco.
En el proceso de difusión
el rayo láser lee los códigos
y las transforma en
sonido.
LA FIBRA ÓPTICA
Las fibras ópticas son finos cables de vidrio, constituido
por dos elementos diferentes: el vidrio interior
o núcleo y el que le rodea (revestimiento) que es
otro tipo de vidrio.
Cuando un rayo de luz (preferible rayo láser, por su
concentración) ingresa a una fibra de vidrio, logra
chocar con el revestimiento produciéndose así una
reflexión, es así que la luz en su viaje interno rebota
de un lado a otro sin escapar, y lo que es más
sorprendente sin disminuir su intensidad luminosa.
En realidad el rayo luminoso o láser que ingresa a la
fibra óptica está destinado a experimentar una serie
continua de reflexiones totales con lo cual la luz
resulta canalizada y puede seguir la curvatura de la
Fibra.
>> La fibra óptica se utiliza en los cables telefónicos en
donde el sonido es transformado en impulsos luminosos
>>La fibra óptica se utiliza para
visualizar órganos que están dentro
del cuerpo humano.
Los bronquios de los pacientes pueden
ser observados mediante la fibra
óptica ingresada vía fosa nasal, en
tiempo real, tal como se muestra
en la fotografía.
ó P T I C A
TEMAS A PRESENTAR:OPTICA …
La óptica es la rama de la física que estudia
el comportamiento de la luz, sus
características y sus manifestaciones.
Abarca:
•reflexión
•refracción
•interferencias,
•difracción
D Desarrollo histórico de la óptica
En la Edad Antigua se conocía la
propagación rectilínea de la luz y
la reflexión y refracción. Dos
filósofos y matemáticos griegos
escribieron tratados sobre óptica:
Empédocles y Euclides.
• Ya en la Edad Moderna; René
Descartes consideraba la luz como
una onda de presión transmitida a
través de un medio elástico
perfecto (el éter) que llenaba el
espacio. Atribuyó los diferentes
colores a movimientos rotatorios de
diferentes velocidades de las
partículas en el medio.
• La ley de la refracción fue descubierta
experimentalmente en 1621 por
Willebrord Snell. En 1657 Pierre de
Fermat anunció el principio del tiempo
mínimo y a partir de él dedujo la ley
de la refracción.
• Hooke pensaba que la luz consistía en vibraciones propagadas instantáneamente a
gran velocidad y creía que en un medio homogéneo cada vibración generaba una esfera que crece de forma regular. Con esto intentó explicar el fenómeno de la refracción
e interpretar los colores.
• Los estudios que aclararon las propiedades de los colores fueron desarrollados por
Newton que descubrió que la luz blanca puede dividirse en sus colores componentes mediante un prisma y encontró que cada
color puro se caracteriza por una refractabilidad específica.
• En 1850 Foucault, Fizeau y Breguet realizaron un experimento para decidir entre
las teorías ondulatoria y corpuscular.
• El experimento consiste en medir la velocidad de la luz en aire y agua. La teoría corpuscular explica la refracción en términos de la atracción de los corpúsculos luminosos hacia el medio más denso, lo que implica una velocidad mayor en el medio más denso. Por
otra parte, la teoría ondulatoria implica, de acuerdo con el principio de Huygens que en el medio más denso la velocidad es menor.
La óptica tiene infinidad de aplicaciones en nuestra
vida cotidiana:
•Lentes de anteojos para corregir problemaa visuales.
•Usos industriales para la fabricación de todo tipo de espejos.
•Faros de automoviles.
•Retrovisores.
•Lupas
•Microscopios
La óptica tiene infinidad de
aplicaciones en nuestra vida cotidiana: •Lentes de anteojos para corregir problemas visuales.
•Usos industriales para la fabricación de todo tipo de espejos.
•Faros de automóviles.
•Retrovisores.
•Lupas
•Microscopios
• La Rreflexión nos dice que el ángulo
incidente es igual al ángulo reflejado con
la perpendicular al espejo.
• La Refracción es el cambio de dirección
que experimenta una onda al pasar de un
medio material a otro.
• La Interferencia es cualquier proceso que
altera, modifica o destruye una señal
durante su trayecto en el canal existente
entre el emisor y el receptor.
• La difracción es un fenómeno
característico de las ondas que consiste
en la dispersión y curvado aparente de las
ondas cuando encuentran un obstáculo.
Espejos Esféricos
•Tiene como característica
que forma parte de una
esfera.
Dependiendo del lugar
donde se coloque dará
origen a la imagen.
Lentes Convergentes
Su espesor disminuye del centro hacia los
bordes.
Proyector de Transparencias
Es un ejemplo completo de óptica ya que esta
compuesto por un foco luminoso, espejo cóncavo y
una lente convergente.
Galileo, al recibir noticias de este invento, decidió
diseñar y construir uno. En 1609 mostró el
primer telescopio astronómico registrado.
Gracias al telescopio, hizo grandes
descubrimientos en astronomía, entre los que
destaca la observación, el 7 de enero de 1610, de
cuatro de las lunas de Júpiter girando en torno a
ese planeta.
Conocido hasta
entonces como la
“lente espía”, el
nombre
"telescopio" fue
propuesto primero
por el matemático
griego Giovanni
Demisiani el 14 de
abril de 1611
Utilizan lentes
reflectores,
que tienen un
espejo
cóncavo en
lugar de la
lente del
objetivo.
Posee un
espejo
cóncavo y
una lente
correcta.
El telescopio reflector
fue inventado por Isaac
Newton en 1688 y
constituyó un
importante avance
sobre los telescopios
de su época al corregir
fácilmente la aberración
cromática característica
de los telescopios
refractores.
“El parámetro mas
importante de un
telescopio es el
diámetro de su
lente objetivo”.
Un telescopio de
aficionado
generalmente tiene
entre 76 y 150 mm
de diámetro y
permite observar
algunos detalles
planetarios y
muchísimos
objetos del cielo
profundo (cúmulos,
nebulosas y
algunas galaxias).
Los telescopios
que superan
los 200 mm de
diámetro
permiten ver
detalles lunares
finos, detalles
planetarios
importantes .
Distancia Focal:
Es la distancia desde el espejo o la lente principal hasta el foco o punto
donde se sitúa el ocular (Es la longitud focal del telescopio) .
Diámetro del objetivo:
Diámetro del espejo o lente primaria del telescopio
Ocular :
Accesorio pequeño que colocado en el foco del telescopio permite
magnificar la imagen de los objetos.
Lente de Barlow:
Lente que generalmente duplica o triplica los aumentos del ocular cuando
se observan los astros.
Filtro:
Pequeño accesorio que generalmente opaca la imagen del astro pero que
dependiendo de su color y material permite mejorar la observación. Se
ubica delante del ocular, y los más usados son el lunar (verde-azulado,
Razón Focal:
Es el cociente entre la distancia focal (mm) y el diámetro (mm). (f/ratio)
Magnitud Limite:
Es la magnitud máxima que teóricamente puede observarse con un
telescopio dado, en condiciones de observación ideales.
m(límite) = 6,8 + 5log(D)
Aumento:
La cantidad de veces que un instrumento multiplica el diámetro
aparente de los objetos observados. Equivale a la relación entre la
longitud focal del telescopio y la longitud focal del ocular (DF/df).
Trípode:
Conjunto de tres patas generalmente metálicas que le dan soporte
y estabilidad al telescopio.
Porta ocular:
Orificio donde se colocan el ocular, reductores o multiplicadores de
focal (p.ej lentes de Barlow) o fotográficas.
Montura altazimutal:
Una parte gira en azimut (en el plano horizontal), y otro eje
sobre esta parte giratoria permite además variar la inclinación
del telescopio para cambiar la altitud (en el plano vertical).
Una montura Dobson es un tipo de montura altazimutal que
es muy popular dado que resulta sencilla y barata de construir.
Montura Ecuatorial:
Consiste en inclinar la montura altazimutal de forma que el eje de azimut
resulte paralelo al eje de rotación de la Tierra
Existen varios tipos de montura ecuatorial, entre los que se puede
destacar:
*Montura Ecuatorial Alemana:
En este sistema el peso del telescopio es equilibrado por una pesa
al final de una barra, perpendicular al eje de ascensión recta.
Este gran logro de la ciencia, a causado un gran impacto en el mundo a
través de descubrimientos en el espacio. Además de permitir un mejor
estudio de fenómenos astrológicos. Los descubrimientos en el espacio
mas destacados gracias a la ayuda del telescopio son:
Un nuevo “ojo infrarrojo” en el espacio.
El telescopio Hubble detecta una fábrica de polvo estelar.
Nuevo cráter en la luna “Astrónomas pioneras”
Descubrimiento de una "estrella vampiro”.
Descubren un nuevo tipo de supernova.
La estrella más lejana y antigua
Descubren un nuevo anillo gigante rodeando a Saturno.
El Hubble capta como nunca la “belleza celestial”.
Descubrimiento del paraíso astronómico.
Se detecta Tormenta tropical en Titán.
El Telescopio Espacial Hubble: se
encuentra en órbita fuera de la atmósfera terrestre,
para evitar que las imágenes sean distorsionadas por
la refracción. De este modo el telescopio trabaja
siempre al límite de difracción y puede ser usado para
observaciones en el infrarrojo y en el ultravioleta.
El Very Large Telescope (VLT): es
en la actualidad (2004) el más grande en existencia,
compuesto por cuatro telescopios cada uno de 8 m
de diámetro. Pertenece al Observatorio Europeo del
Sur y fue construido en el Desierto de Atacama, al
norte de Chile. Puede funcionar como cuatro
telescopios separados o como uno solo, combinando
la luz proveniente de los cuatro espejos.
El del Gran Telescopio Canarias: es
el espejo individual más grande con un diámetro de
10,4 metros. Se compone, a su vez, de 36 segmentos
más pequeños.
El telescopio Hale: construido sobre el
Monte Palomar, con un diámetro de 5 metros, ha
sido el más grande por mucho tiempo. Tiene un único
espejo de silicato de boro (Pyrex (tm)), que fue
notoriamente difícil de construir.
El telescopio del Monte Wilson: con 2,5 metros, fue
usado por Edwin Hubble para probar la existencia de las galaxias y para
analizar el desplazamiento al rojo que experimentan.
temas a presentar:
En
¿Cuál es el más antiguo y el más moderno?
En 1609, Galileo utilizó un telescopio casero de 8 aumentos para demostrar a las autoridades de
Venecia el potencial de tal instrumento para el estudio del cosmos.
EnLa NASA presentó el nuevo telescopio espacial que explorará el origen del universo Reemplazará al
Hubble, tendrá mucha mayor potencia y será lanzado al espacio dentro de seis años. Su misión
es obtener imágenes de la formación de las primeras galaxias y estrellas. Los especialistas
consideran que se trata de una obra maestra de la técnica espacial.
En 1609, Galileo utilizó un telescopio casero de 8 aumentos para demostrar a las
autoridades de Venecia el potencial de tal instrumento para el estudio del
cosmos. Utilizando telescopios progresivamente más potentes, Galileo realizó
muchos descubrimientos de gran importancia.
El Sol, considerado hasta entonces símbolo de perfección, tenía manchas. La
Luna tenía una superficie irregular con valles y montañas. Saturno tenía unos
apéndices extraños, etc. Pero sus observaciones más trascendentales
fueron las que realizó de Júpiter. Demostró que este planeta estaba rodeado
de lunas y era similar a un mini-sistema solar, lo que constituyó un poderoso
argumento en favor del universo copernicano.
El telescopio desveló, por primera vez desde la Antigüedad, muchísimas
estrellas y fenómenos que eran demasiado débiles para el ojo humano,
iniciándose así la Astronomía moderna.
Galileo Galilei nació en Pisa el 15 de febrero de 1564. Era hijo de un músico y
aunque comenzó estudiando medicina en Pisa, pronto se pasó a las
Matemáticas. Fue profesor primero en Pisa y luego en Padua desde 1592 hasta
1610. En 1609, mientras se encontraba en Venecia, se enteró de un
descubrimiento realizado en Holanda que consistía en un tubo con dos
lentes y que permitía que los objetos lejanos apareciesen mucho más cercanos.
¿Cómo funciona presentar un esquema o figura?
¿Cuál es la importancia de los aparatos
ópticos en nuestros días?
•El hombre, en su afán de conocer el Universo, tanto en
sus más pequeños microorganismos como en las
grandes profundidades del firmamento, ha utilizado al
máximo su poder de inventiva y creatividad para
desarrollar instrumentos adecuados a este fin; una de
estas creaciones es la lente
•Desde el punto de vista de la química, los avances
también fueron significativos con la invención del
microscopio, principalmente el de fluorescencia que
permitió visualizar sustancias químicas importantes. La
Química colaboró notablemente para obtener los
resultados que hoy estamos viendo en el campo de la
fotografía y la micro fotografía, con los diferentes medios
de tinción y sustancias de revelado para obtener óptimos
resultados.
¿Cómo funciona el ojo humano y como se
compara con la cámara fotográfica?
El diagrama muestra las principales diferencias
de acuerdo a los elementos señalados. Además
de ellas, es relevante hacer notar que una de las
ventajas del Sistema Visual Humano es que con
los dos ojos se posibilita la visión binocular que
ayuda a percibir las relaciones espaciales entre
los objetos, dando como resultado la tercera
dimensión.
La fotografía sólo es bidimensional. El sistema
de visión humana permite la percepción visual
del movimiento, aspecto que no es captado por
la cámara de fotografía.
¿Cuáles son los cinco casos de construcción
grafica de imágenes en las lentes convergentes?
¤ Imágenes reales, son aquellas capaces de ser
recibidas sobre una pantalla ubicada en tal forma de
que entre ella y el objeto quede la lente.
¤ Imagen virtual, está dada por la prolongación de
los rayos refractados, no se puede recibir la imagen
en una pantalla.
1º. El objeto está a una distancia doble de la distancia focal. La imagen obtenida es: real, invertida, de igual tamaño, y
también a distancia doble de la focal.
2º. El objeto está a distancia mayor que el doble de la distancia focal. Resulta una imagen: real invertida, menor,
formada a distancia menor que el objeto.
3º. El objeto está entre el foco y el doble de la distancia focal. La imagen obtenida es: real invertida, mayor, y se forma a
mayor distancia que el doble de la focal.
4º. El objeto está entre el foco y el centro óptico. Se obtiene una imagen: virtual, mayor, derecha, formada del lado donde
se coloca el objeto.
5º. El objeto está en el foco principal, no se obtiene ninguna imagen.
Actividad 11.- ¿Qué es un átomo?
Es la unidad más pequeña de un elemento químicoque mantiene su identidad o sus propiedades y que no es posible dividir mediante procesos químicos.
2.- ¿Qué partículas subatómicas
lo integran?
Neutrones, protones y electrones.
3.- ¿Sabes qué es un fotón?
Es la partícula elemental responsable de las manifestaciones
cuánticas del fenómeno electromagnético. Es la particular
portadora de todas las formas de radiación
electromagnética
4.- ¿Cómo se le llama a la reacción química que se presenta en la división del átomo ?
Fisión
5 .- ¿Cómo se llama a la teoría que formuló
Albert Einstein para relacionar a la masa y a la
energía?
La teoría de la relatividad