Tema 3: Luz y sonido

Gaiaren edukinak

Contenidos del tema

Problemas sobre luz y sonido

En Las páginas con esta señal responde a las preguntas y entrégalas al profesor.

PROPIEDADES DE LA LUZ

Velocidad de la luz

Propagación

Reflexión

Refracción

Lentes

El color

EXPLICACIONES RELACIONADAS CON EL TEMA

¿Cómo se corrigen la hipermetropía y la miopía?

El arco iris

¿Porqué el cielo es azul?

¿Porqué es de otros colores al atardecer?

¿CÓMO OÍMOS?

¿CÓMO FUNCIONA EL OJO?

CURIOSIDADES

¿Verdadero o falso?

Para preparar el examen

El punto ciego

¿Qué círculo es más grande

Círculo móvil

¿Cuadrados rectos?

El triángulo

Salchicha flotante

¿Paralelas?Mira al punto

Líneas engañosas

Puntos negrosEfecto Stroop Cuál es mayor

Edukinak

• Argiarekiko portaeraren araberako gorputz motak.

• Argiaren propietateak (hedapena, abiadura, islapena, errefrakzioa ,kolorea)

• Giza begia: atalak eta funtzionamendua.• Soinuaren propietateak: uhinak, abiadura,

ezaugarriak (tonua, intentsitatea, tinbrea)• Giza belarria: atalak eta funtzionamendua.• Argia eta soinuaren abiadurak erabiliz,

problemak ebatzi.

Contenidos del tema• Tipos de cuerpos según cómo se comporten

ante la luz• Propiedades de la luz (propagación, velocidad,

reflexión, refracción ,color)• El ojo humano: partes y funcionamiento.• Propiedades del sonido: ondas (tipos y

propiedades), velocidad, cualidades (tono, intensidad, timbre)

• El oído humano: partes y funcionamiento.• Resolver problemas utilizando la velocidad de la

luz y la velocidad del sonido.

Problemas sobre luz y sonido

1. Si sabemos que un rayo de luz tarda 30 minutos en llegar desde la Tierra hasta Júpiter. ¿Cuál es la distancia entre estos dos planetas?

2. Un barco con sonar emite sonidos hacia el fondo del mar. Si desde que emite el sonido hasta que vuelve al barco pasan 8 segundos. ¿A qué profundidad está el fondo marino en esa zona?

3. Si sabemos que un rayo de luz tarde 4 minutos y 10 segundos en llegar desde la Tierra hasta Marte. ¿Cuál es la distancia entre estos dos planetas?

4. Si desde que vemos un relámpago hasta que oímos su trueno han pasado 10 segundos. ¿A qué distancia ha caído el rayo?

5. Un montañero oye el eco de sus gritos que se reflejan en una pared montañosa situada a 200 metros. ¿Cuánto tiempo pasa desde que emite un sonido hasta que escucha su eco?.

6. Si sabemos que un rayo de luz tarda 2 horas en llegar desde la Tierra hasta Saturno ¿Cuál es la distancia entre estos dos planetas?

7. Un montañero oye el eco de sus gritos que se reflejan en una pared montañosa situada a 680 metros. ¿Cuánto tiempo pasa desde que emite un sonido hasta que escucha su eco?

Señala si son verdaderas o falsas las afirmaciones siguientes. Si son falsas, explica porqué:

a) La luz y el sonido, como son fenómenos ondulatorios, se pueden propagar en el vacío.

b) La reflexión de la luz sólo se produce en cuerpos pulimentados como un espejo o la superficie del agua.

c) Si mañana explotara la luna, el estruendo sería aterrador en toda la Tierra.

d) Podemos ver los objetos iluminados porque refractan parte de la luz que reciben.

e) En los tonos agudos, la frecuencia es baja. f) El número de veces que vibra un objeto cada segundo se llama

frecuencia. g) Los sonidos tienen mayor intensidad cuanto mayor es la amplitud de

vibración, y menor intensidad cuanto menor sea su amplitud de vibración. h) La reflexión es el cambio de dirección que sufre la luz en una superficie

volviendo al mismo medio.

Velocidad de la luz• Hasta la época de Galileo

(1564- 1642) se consideraba que la propagación de la luz era instantánea.

• A partir de Galileo, se sucedieron muchos experimentos para determinar la velocidad de la luz.

• En el siguiente cuadro puedes ver algunos de los resultados obtenidos para la velocidad de la luz en el aire.

Fecha

Investigador PaísVelocidad (km/s)

1676 RömerDinamarca

200.000

1729 Bradley Inglaterra 304.000

1849 Fizeau Francia 313.300

1862 Foucault Francia 293.000

1876 Cornu Francia 299.990

1880 Michelson EE.UU. 299.910

1883 Newcomb Inglaterra 299.860

1906Rosa y Dorsey

EE.UU. 299.781

1923 Mercier Francia 299.782

1926 Michelson EE.UU. 299.796

1940 Huettel Alemania 299.768

1950 Bergstrand Suecia 299.792,7

1950 Essen Inglaterra 299.792,5

1951 Aslakson EE.UU. 299.794,2

1952 Froome Inglaterra 299.792,6

1956 Edge Suecia 299.792,9

Prepara las siguientes preguntas:1. Explica las propiedades de la luz (para alguna de ellas

utiliza dibujos)

2. Tipos de cuerpos según su comportamiento ante la luz

3. Explicas las cualidades del sonido. Di de qué depende cada una de ellas. Pon ejemplos.

4. Explica cómo funciona el oído humano.

5. Señala en un dibujo el nombre y las funciones de las partes que forman el ojo humano

6. Señala en un dibujo el nombre de las partes que forman el oído humano

7. ¿Qué partes atraviesa un rayo de luz en el ojo de una persona?

8. ¿Qué es una onda? ¿De qué tipos pueden ser?

Propagación rectilínea de la luz• Propagación rectilínea de la luz• Todos hemos observado que las sombras producidas por focos

pequeños resultan nítidas y reproducen el contorno de los objetos.

• Cuando se trata de un foco extenso la sombra va acompañada de una zona de penumbra, que se explica por la propagación rectilínea de la luz:

Ningún foco puede ser perfectamente puntual, por lo tanto cualquier sombra irá acompañada de una zona de penumbra. Cuanto más extenso sea el foco luminoso en relación con el objeto, mayor será la zona de penumbra y menor la de sombra.

Reflexión de la Luz (1/3)• Seguramente habrás observado en alguna ocasión escenas como ésta:

Vemos que la imagen se refleja en el agua.  Cuando la luz incide sobre un cuerpo, éste la devuelve al medio en mayor o menor proporción según sus propias características. Este fenómeno se llama reflexión y gracias a él podemos ver las cosas.

Reflexión de la Luz (2/3)• No todos los cuerpos se comportan de la misma manera frente a la

luz que les llega. Por ejemplo, en algunos cuerpos como los espejos o los metales pulidos podemos ver nuestra imagen pero no podemos "mirarnos" en una hoja de papel.

• Esto se debe a que existen dos tipos de reflexión: la reflexión especular y la reflexión difusa.

A la izquierda tienes un esquema de reflexión especular. Al tratarse de una superficie lisa, los rayos reflejados son paralelos, es decir tienen la misma dirección.

 En el caso de la reflexión difusa los rayos son reflejados en distintas direcciones debido a la rugosidad de la superficie

Reflexión de la luz (3/3)Ley de la reflexión• El ángulo de incidencia es igual al ángulo de

reflexión, es decir • i = r

Refracción de la Luz (1/3)

• Cuando la luz pasa de un medio transparente a otro se produce un cambio en su dirección debido a la distinta velocidad de propagación que tiene la luz en los diferentes medios materiales. A este fenómeno se le llama refracción.

Refracción de la Luz (2/3)• Por lo general cuando la luz llega a la superficie de

separación entre los dos medios se producen simultáneamente la reflexión y la refracción.

Refracción de la Luz (3/3)• Si la luz pasa de un medio más rápido a otro más lento

(por ejemplo del aire al vidrio), el ángulo de refracción es menor que el de incidencia.

• Si pasa de un medio de mayor índice de refracción a otro con menor índice de refracción (por ejemplo del diamante al agua), el ángulo de refracción es mayor que el de incidencia.

Lentes• Las lentes son medios transparentes limitados por dos

superficies, siendo curva al menos una de ellas.• Hay 2 tipos: convergentes y divergentes.

¿Cómo se corrigen la hipermetropía y la miopía? 1/2

¿Cómo se corrigen la hipermetropía y la miopía? 2/2

El color

• La luz está formada por un conjunto de radiaciones diferentes. Esto lo podemos observar al pasar la luz por un prisma o en el arco iris.

• Los objetos absorben parte de estas radiaciones y reflejan otras. Estas que reflejan pueden llegar hasta nuestros ojo.

• En la retina hay unas células llamadas conos que reaccionan de diferente forma según la radiación que les llegue. Las célula de la retina convierten en impulsos nerviosos los impulsos luminosos que reciben y los envían al cerebro para que sean interpretados y nos produzcan la sensación del color.

• Así, vemos las cosas del color que reflejan. Si las vemos negras es porque absorben casi toda la luz. Si las vemos blancas es porque la reflejan casi totalmente.

• Existen personas que tienen dificultades para diferenciar algunos colores debido a defectos en la retina o a alguna disfunción de los procesos nerviosos del ojo. Este defecto se conoce como daltonismo en referencia al químico inglés John Dalton, que lo padecía y fue el primero en describirlo.

• Otra enfermedad relacionada con la percepción del color es la acromatopsia, y las personas que la padecen ven en blanco y negro.

El arco irisEl arco iris tiene que ver con el cambio de dirección (refracción) que se produce en un haz de radiación solar cuando éste cambia de medio de propagación. En el caso específico de un haz de radiación solar que incide sobre una gotita de agua en suspensión en la atmósfera, se produce un secuencia de efectos que dan como resultado final la formación de un arco iris.

¿Porqué el cielo es azul?Una parte de la radiación solar que entra en la atmósfera es reflejada hacia el espacio exterior desde las nubes y la superficie de la Tierra.

Otra porción relativamente minoritaria es absorbida en la atmósfera en tanto que una tercera fracción sufre un proceso de dispersión, que desvía la radiación incidente en todas las direcciones. Este proceso no es igual para todos los colores del espectro, siendo su eficiencia relativamente mayor para el color azul. Es por esto que la radiación solar directa que llega a la superficie de la Tierra tiene una alta dosis en el rango amarillo del espectro mientras que la radiación que proviene de otras direcciones, denominada radiación difusa, tiene una fuerte componente en el azul. Si no existiera la atmósfera, no habría dispersión y el cielo aparecería de color negro, como es el caso en la Luna.

¿Por qué se ve de otros colores al atardecer?

Cuando el sol comienza a ponerse, sus rayos atraviesan una distancia mucho mayor dentro de la atmósfera.

Así, las partículas de mayor tamaño suspendidas en la atmósfera inferior dispersan la luz con tanta intensidad que sólo las longitudes de onda más largas, rojas y amarillas, llegan directamente a nuestros ojos.

Es más, si te fijas bien, te darás cuenta que el sol también se ve de un color distinto, algo así como escarlata.

Pero eso no es todo. El colorido de un ocaso o también del amanecer depende de la cantidad y del tamaño de las partículas que hay en el aire.

Por esta razón, las tormentas de polvo y las erupciones de ceniza volcánica crean a menudo unos espectaculares crepúsculos muy lejos de donde aquéllas se producen.

¿Cómo oímos? 1/5

• La energía sonora se transmite en forma de ondas. Nuestro oído es capaz de transformar esas ondas en un estímulo que nuestro cerebro interpreta como un sonido.

• ¿Pero cómo ocurre todo el proceso?

¿Cómo oímos? 2/5

• La luz y el sonido se transmiten en forma de ondas. Imaginemos un despertador que suena insistentemente por la mañana. Las ondas que produce el despertador viajan hasta llegar a nuestro pabellón auditivo. Alguna vez, ¿te has preguntado por qué tenemos orejas?,

• ¿captaríamos los mismos sonidos si sólo tuviésemos los orificios del canal auditivo externo?

¿Cómo oímos? 3/5• Las ondas sonoras captadas por el pabellón auditivo penetran en el conducto auditivo

externo hasta llegar al tímpano. El tímpano es una membrana que actúa como la piel de un tambor, cuando las ondas sonoras golpean, el tímpano vibra con la misma frecuencia que las ondas. El tímpano está conectado a una cadena de tres huesecillos que constituyen lo que se conoce como oído medio. Al vibrar el tímpano, ¿qué crees que les ocurrirá a los huesos? ¿En qué se ha transformado la energía sonora?

Al vibrar el tímpano, el primer hueso de la cadena al que está conectado, el martillo vibra con la misma frecuencia que el tímpano. Al moverse golpea (de ahí su nombre) sobre el segundo hueso, el yunque, que se moverá transmitiendo la vibración al tercer y último hueso de la cadena, el estribo. (Los nombres de yunque y estribo hacen referencia a la forma de los huesecillos). Las ondas sonoras se han transformado en vibraciones.

¿Cómo oímos? 4/5• El estribo está conectado a otra membrana llamada membrana oval.

¿Qué ocurrirá cuando el estribo se mueva como consecuencia de la transmisión de vibraciones a lo largo de la cadena de huesecillos?

La membrana oval es similar al tímpano aunque de menor tamaño, recibe las vibraciones del estribo y, a su vez, vibra en la misma frecuencia que los huesos, el tímpano y las ondas sonoras.

¿Cómo oímos? 5/5• La membrana oval está conectada al oído

interno o laberinto. El oído interno está lleno de líquido. ¿Cómo se transmitirá ahora la energía?

• En el oído interno se localizan unas células especializadas capaces de recibir las ondas que se transmiten por el líquido. Reciben el estímulo y mandan la información a través del nervio auditivo al cerebro. En el cerebro esta información es procesada como un sonido. Dependiendo de la frecuencia de las ondas así percibiremos sonidos graves o agudos, los graves son sonidos de frecuencia baja y los agudos de frecuencia alta. Todo el proceso es muy rápido, nos parece casi instantáneo, en este caso la persona habrá oído el despertador y será consciente de que tiene que levantarse para ir a clase.

El punto ciegoCierra el ojo derecho y con el izquierdo mira el punto. Si te vas acercando y alejando de la imagen, verás como hay momentos en los que desaparece el signo +. Si cierras el izquierdo y con el derecho miras el signo +, desaparecerá el punto.

¿PORQUÉ SUCEDE ESTO?

¿Cómo funciona el ojo? 1/2Para que podamos ver, los rayos de luz entran en las pupilas y se registran en las retinas, en el fondo de los ojos, donde se crean imágenes invertidas. Estas se convierten en impulsos eléctricos, llevados a través del nervio óptico de cada ojo al cerebro donde son interpretados.

Las neuronas –células nerviosas encargadas de la conducción de los impulsos hacia y desde el cerebro– que permiten este proceso están ubicadas en la retina y son de dos tipos:

o Bastones, que contienen un pigmento sensible a la luz y son capaces de discernir lo claro y lo oscuro, la forma y el movimiento.

o Conos, que necesitan más luz que los bastones para ser activados.Los conos son de tres tipos; cada uno contiene un pigmento que responde a diferentes longitudes de onda de la luz –verde, rojo y azul–. La combinación de estas longitudes de onda permite distinguir cada uno de los colores.

¿Cómo funciona el ojo? 2/2

Cada ojo ve una imagen ligeramente diferente, pero ambos campos visuales se superponen parcialmente. Esta zona de visión binocular permite la percepción en profundidad, la capacidad para juzgar la distancia de un objeto con respecto al ojo.

Los músculos del ojo responden automáticamente a la proximidad o distancia de un objeto cambiando la forma del cristalino. Eso altera el ángulo de los rayos de luz que llegan y permite un enfoque más agudo sobre la retina. La elasticidad del cristalino disminuye con la edad. Lo mismo sucede con la velocidad y la capacidad de adaptación.

¿Qué círculo rojo es más grande?

Mídelos. ¿Es lo que te había parecido?

El triángulo

El punto amarillo que vemos aquí ¿Está más cerca del vértice superior o de la base?

Mídelo. ¿Es lo que te había parecido?

Círculo móvilMirando el dibujo, mueve la cabeza hacia delante y hacia

atrás.

¿Cuadrados bien hechos?Las líneas que forman los cuadrados. ¿Son rectas? Compruébalo con una regla o con una hoja.

¿Paralelas?Las líneas son paralelas. Compruébalo con una regla o con una hoja.

¿Cuál es más grande?

Mídelos. ¿Es lo que te había parecido?

De los interiores, ¿Qué círculo es mayor?

¿Qué raya roja es mayor?¿Qué trapecio tiene la base de abajo mayor?

¿Qué caja es más larga?

Salchicha flotante

Pon tus manos así y acércatelas poco a poco a los ojos...Verás como aparece una salchicha flotando entre tus

dedos.

¿PORQUÉ SUCEDE ESTO?

¿Puedes contar los puntos negros?Tapando con una hoja los cuadrados negros, comprueba si

realmente existen.

Mira al punto

Si miras fijamente el punto central, al poco rato desaparecerá la sombra.

Líneas

¿Cuál de las dos líneas de la derecha se continúa en la línea de la izquierda?

Efecto STROOPEfecto STROOP

rojoamarillo

azul verderojo

amarillo

azul

verdecasa

papelpantera

pelo

Dí, rápidamente, el color en que está impresa cada palabra