DEBATE HISTÓRICO ACERCA DE LA NATURALEZA DE LA LUZ
Las actividades que se expresan aquí pertenecen al tema de Óptica de 2º Bachillerato, si bien algunas de ellas también se trabajan en 4º ESO. Cuando los estudiantes se enfrentan a este tema ya han estudiado un tema de Ondas Mecánicas, por el que conocen los fenómenos ondulatorios que se aplican ahora a la luz, en particular manejan perfectamente el principio de Huygens.
1. Origen y la propagación de la luz.
A.1 Mencionad focos de luz propia y decid qué tienen en común.
A.2 Teniendo en cuenta lo observado en los ejemplos anteriores, exponed ideas acerca de qué puede ser físicamente la luz, cómo se produce y cómo se propaga.
2. Debate histórico sobre la naturaleza de la luz. ¿Ondas o partículas?
Una vez establecido el concepto de que la luz es energía que se propaga desde un foco o fuente luminosa en todas direcciones, es preciso aclarar el problema de su naturaleza, es decir, su carácter corpuscular u ondulatorio. Recordaremos algunos aspectos del debate histórico que se produjo sobre este tema.
A.3 Realización un trabajo bibliográfico acerca de las posturas que tuvieron en el siglo XVII Newton y Huygens sobre la naturaleza de la luz.
A.4 Exposición en clase de las ideas principales de Newton y de Huygens acerca de la radiación luminosa.
A.5 Cuando la luz incide sobre materia (al iluminar objetos) ocurren, según los casos, fenómenos diferentes. Explicad sucintamente qué sucede a la luz al incidir sobre: a) un espejo; b) una silla; c) un trozo de vidrio.
A.6 Dibujad la trayectoria que debería seguir un rayo luminoso que se hace incidir oblicuamente sobre una lámina de vidrio, según la luz fuera un fenómeno ondulatorio o corpuscular (utilizad la mecánica de Newton para resolver el primer supuesto y el principio de Huygens para resolver el segundo)
A.7 Realización en el laboratorio de experimentos destinados a observar la refracción entre aire, agua, aceite y vidrio.
A.8 Proponed un diseño experimental adecuado para producir y observar la posible difracción y/o posibles interferencias luminosas.
A.9 Buscad en el libro o en Internet los detalles del experimento que realizó Young en el año 1801 para poner de manifiesto interferencias luminosas.
A.10 Observación en el laboratorio de interferencias luminosas de la luz procedente de un puntero laser, bien usando redes de difracción y/o un CD que actúa como tal.
A.11 En la figura adjunta se representa una situación experimental destinada a estudiar la naturaleza de la luz. El radio del haz de luz emitido es ligerísimamente superior al del disco interpuesto en su camino. Si se produjeran interferencias por superposición de la luz difractada en el borde del disco ¿qué se vería en la pantalla?A.12 El profesor resumirá algunas de las aportaciones que hizo Fresnell al estudio de la naturaleza de la luz.
A.13 Describid brevemente el fenómeno de la dispersión de la luz en un prisma o en la atmósfera (arco iris) dónde se descompone en colores.
A.14 Dad una interpretación del fenómeno de la dispersión utilizando el modelo corpuscular, en particular el principio de Huygens a los procesos de refracción aire-vidrio-aire que tienen lugar en el experimento.
A.15 (Selectividad, 2004) Un haz de luz blanca incide sobre una lámina de vidrio de grosor d, con un ángulo φi=60º. a) Dibuja las trayectorias de los rayos rojo y violeta. b) Determina la altura, respecto del punto O’, por la que emerge la luz roja de la lámina siendo el espesor d=1cm. C) Calcula el grosor que debe tener la lámina para que los puntos de salida de la luz roja y la luz violeta estén separados 1cm. (Los índices de refracción de la luz roja y la luz violeta son: nR=1.4; nV=1.6)A.16 Aceptando el modelo ondulatorio de la luz, ¿Qué cabe esperar que ocurra con la luz recibida desde una fuente luminosa, si la fuente se aleja del observador?
A.17 Realización de un trabajo de consulta bibliográfica sobre el efecto Doppler aplicado a la luz y su relación con la teoría de expansión del universo.
A.18 Una vez repasados algunos de los estudios que mostraron en el siglo XIX que la luz tiene un comportamiento ondulatorio, quedan aspectos pendientes de resolver. Sugerid algunos tales problemas.
