LA LUZ | |
La luz es una radiación que se propaga en forma de ondas. Las ondas que se pueden propagar en el vacío se llaman ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS. La luz es una radiación electromagnética.
Características de las ondas electromagnéticas
Las ondas electromagnéticas se propagan en el vacío a la velocidad de 300000 km/s, que se conoce como "velocidad de la luz en el vacío" y se simboliza con la letra c (c = 300000 km/s).
La velocidad de la luz en el vacío no puede ser superada por la de ningún otro movimiento existente en la naturaleza. En cualquier otro medio, la velocidad de la luz es inferior.
La energía transportada por las ondas es proporcional a su frecuencia, de modo que cuanto mayor es la frecuencia de la onda, mayor es su energía.
Las ondas electromagnéticas se clasifican según su frecuencia como puede verse en el siguiente diagrama:
La LUZ es la radiación visible del espectro electromagnético que podemos captar con nuestros ojos.
2) Algunas propiedades de la luz
La luz presenta tres propiedades características:
Se propaga en línea recta. | |
Se refleja cuando llega a una superficie reflectante. | |
Cambia de dirección cuando pasa de un medio a otro (se refracta). |
2.1.- La luz se propaga en línea recta
La luz se propaga en línea recta. La línea recta que representa la dirección y el sentido de la propagación de la luz se denomina rayo de luz (el rayo es una representación, una línea sin grosor, no debe confundirse con un haz, que sí tiene grosor).
Un hecho que demuestra la propagación rectilínea de la luz es la formación de sombras. Una sombra es una silueta oscura con la forma del objeto.
Sombras, penumbras y eclipses
- Si un foco, grande o pequeño, de luz se encuentra muy lejos de un objeto produce sombras nítidas.
- Si un foco grande se encuentra cercano al objeto, se formará sombra donde no lleguen los rayos procedentes de los extremos del foco y penumbra donde no lleguen los rayos procedentes de un extremo pero sí del otro.
Este fenómeno de sombra y penumbra es el que tiene lugar en los eclipses.
2.2.- La luz se refleja
La reflexión de la luz se representa por medio de dos rayos: el que llega a una superficie, rayo incidente, y el que sale "rebotado" después de reflejarse, rayo reflejado.
Si se traza una recta perpendicular a la superficie (que se denomina normal), el rayo incidente forma un ángulo con dicha recta, que se llama ángulo de incidencia.
La reflexión de la luz es el cambio de dirección que experimenta un rayo luminosos al chocar contra la superficie de los cuerpos. La luz reflejada sigue propagándose por el mismo medio que la incidente.
La reflexión de la luz cumple dos leyes:
- El rayo incidente, el reflejado y la normal están en un mismo plano perpendicular a la superficie.
- El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión.
¿Por qué vemos los objetos?
Podemos ver los objetos que nos rodean porque la luz que se refleja en ellos llega hasta nuestros ojos.
Existen dos tipos de reflexión de la luz: reflexión especular y reflexión difusa.
Reflexión especular: La superficie donde se refleja la luz es perfectamente lisa (espejos, agua en calma) y todos los rayos reflejados salen en la misma dirección.
Reflexión difusa: La superficie presenta rugosidades. Los rayos salen reflejados en todas las direcciones. Podemos percibir los objetos y sus formas gracias a la reflexión difusa de la luz en su superficie.
Imágenes en un espejo plano
Al trazar los rayos, según las leyes de la reflexión, se forma una imagen virtual "detrás del espejo".
Imágenes en espejos curvos
Los espejos curvos pueden ser cóncavos (superficie curva con la parte central más hundida) o convexos (superficie curva con la parte central saliente).
2.3.- La luz se refracta
La refracción de la luz es el cambio de dirección que experimentan los rayos luminosos al pasar de un medio a otro en el que se propagan con distinta velocidad. Por ejemplo, al pasar del aire al agua, la luz se desvía, es decir, se refracta.
Las leyes fundamentales de la refracción son:
- El rayo refractado, el incidente y la normal se encuentran en un mismo plano.
- El rayo refractado se acerca a la normal cuando pasa de un medio en el que se propaga a mayor velocidad a otro en el que se propaga a menor velocidad. Por el contrario, se aleja de la normal al pasar a un medio en el que se propaga a mayor velocidad.
La relación entre la velocidad de la luz en el vacío y en un medio en el que pueda propagarse se denomina índice de refracción (n) de ese medio: n = c / v
La dispersión de la luz, una manifestación de la refracción
La luz blanca es una mezcla de colores: si un haz de luz blanca atraviesa un medio dispersor, como, por ejemplo, un prisma, los colores se separan debido a que tienen diferentes índices de refracción.
Las lentes
Se emplean para muy diversos fines: gafas, lupas, prismáticos, objetivos de cámaras, telescopios, etc. Existen dos tipos:
- Lentes convergentes: Son más gruesas por el centro que por los extremos. Los rayos refractados por ellas convergen en un punto llamado foco.
- Lentes divergentes: Son más gruesas por los extremos que por el centro. Los rayos refractados no convergen en un punto, sino que se separan.
3) La luz y la materia: los colores de las cosas
La materia se comporta de distintas formas cuando interacciona con la luz:
- Transparentes: Permiten que la luz se propague en su interior en una misma dirección, de modo que vuelve a salir. Así, se ven imágenes nítidas. Ejemplos: Vidrio, aire, agua, alcohol, etc.
- Opacos: Estos materiales absorben la luz o la reflejan, pero no permiten que los atraviese. Por tanto, no se ven imágenes a su través. Ejemplos: Madera. metales, cartón, cerámica, etc.
- Translúcidos: Absorben o reflejan parcialmente la luz y permiten que se propague parte de ella, pero la difunden en distintas direcciones. Por esta razón, no se ven imágenes nítidas a su través. Ejemplos: folio, tela fina, papel cebolla, etc.
La luz blanca se compone de los diferentes colores del arco iris: violeta, azul, verde, amarillo, naranja y rojo.
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En realidad, existen tres colores: rojo, verde y azul, llamados colores primarios, que al mezclarse en diferentes proporciones dan lugar a todos los demás. Si se mezclan en las mismas cantidades producen luz blanca.
Los colores de los objetos se deben a dos causas distintas:
- Color por transmisión: Algunos materiales transparentes absorben toda la gama de colores menos uno, que es el que permiten que se transmita y da color al material transparente. Por ejemplo, un vídrio es rojo porque absorbe todos los colores menos el rojo.
- Color por reflexión: La mayor parte de los materiales pueden absorber ciertos colores y reflejar otros. El color o los colores que reflejan son los que percibimos como el color del cuerpo. Por ejemplo, un cuerpo es amarillo porque absorbe todos los colores y sólo refleja el amarillo.
Un cuerpo es blanco cuando refleja todos los colores y negro cuando absorbe todos los colores (Los cuerpos negros se perciben gracias a que reflejan difusamente parte e la luz; de lo contrario no serían visibles).
El ojo humano es un completo instrumento óptico gracias al cual podemos percibir todos los fenómenos vistos hasta ahora.
Defectos de la vista
Se denomina ojo "emétrope" al ojo normal, es decir, aquél que enfoca bien los objetos lejanos y cercanos. Los defectos más habituales de la visión son:
- Miopía: Se produce en ojos con un globo ocular anormalmente grande, el cristalino no enfoca bien y la imagen de los objetos lejanos se forma delante de la retina y no en su superficie. Los miopes ven borrosos los objetos lejanos, pero bien los cercanos. Se corrige con lentes divergentes, que trasladan la imagen más atrás.
- Hipermetropía: El globo ocular es más pequeño de lo normal y la imagen de los objetos cercanos se forma detrás de la retina. Los hipermétropes ven mal de cerca pero bien de lejos. Se corrige usando lentes convergentes.
- Astigmatismo: Es un defecto muy habitual que se debe a deformaciones en la curvatura de la córnea. La visión no es nítida
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Los dejo con el ultimo temario, por consejos de profesores es uno de las pruebas mas recomendables por el echo de que tiene menos materia que estudiar pero asi es mas complejo por el tipo de preguntas
Relación entre el grado de pureza y los usos del agua; evaporación y destilación de mezclas líquidas; agua destilada.EL AGUA
Procesos naturales y artificiales de purificación, recuperación y contaminación del agua.
Cambios químicos ocurridos en la reacción de descomposición de agua, a partir de medidas de los volúmenes de los gases obtenidos.
EL AIRE
Composición del aire.
Compresibilidad y difusión de los gases y su explicación a partir de la teoría cinético molecular de la materia.
Efectos sobre el ecosistema de los componentes químicos de las emanaciones gaseosas de los volcanes y géiseres.
Variación estacional de la composición y calidad del aire.
Interpretación química de la causa del adelgazamiento de la capa ozono, de la lluvia ácida y del efecto invernadero.
EL PETRÓLEO
Los orígenes del petróleo; nombres comerciales y usos de los productos de su destilación; octanaje de la gasolina. Ventajas y desventajas del uso del gas natural como fuente de energía.
Los combustibles comerciales derivados del petróleo son mezclas de compuestos químicos.
Producción, consumo y reservas a nivel nacional y mundial; necesidad de sustitutos.
LOS SUELOS
Clasificación experimental de los suelos según sus propiedades.
Conservación de los suelos; prevención de su contaminación.
Mineralogía: cristales; minerales metálicos y no metálicos; minerales primarios y secundarios; distribución geográfica de los minerales en Chile.
El cobre en Chile: pureza, usos y perspectivas; composición química y características físicas de sus minerales; otros productos resultantes de la extracción del cobre, especialmente el molibdeno.
LOS PROCESOS QUÍMICOS
Procesos de obtención de materiales químicos comerciales.
Etapas de los procesos de obtención de materiales químicos; dependencia del valor comercial y el grado de pureza.
Contribución de los grandes procesos industriales químicos al desarrollo económico de Chile.
Conservación de recursos materiales y energéticos de la Tierra.
LOS MATERIALES
Clasificación de materiales según: conductividad térmica, conductividad eléctrica, inflamabilidad, rigidez, dureza, color y reactividad química frente a diversos agentes.
Fundamentación de la reversibilidad de cambios químicos y físicos de los materiales.
Técnicas de separación de materiales: tamizado, filtrado, cromatografiado y destilado.
MODELO ATÓMICO DE LA MATERIA
Constituyentes del átomo; modelos atómicos precursores del modelo actual; modelo atómico de la materia: orbital atómico, número atómico, configuración electrónica.
Descripción cualitativa de las propiedades del electrón: carga, masa y espín.
El átomo; variedad; abundancia relativa de las distintas especies en el universo. Sus dimensiones comparadas con la materia macroscópica.
Tabla periódica y propiedades periódicas de los elementos: volumen y radio atómico, energía de ionización, afinidad electrónica y electronegatividad.
Propiedades periódicas macroscópicas: punto de fusión, punto de ebullición, reactividad química.
EL ENLACE QUÍMICO
Fundamentación de la Teoría del Enlace de Valencia; energía de enlace.
Enlaces iónicos, covalentes y de coordinación.
Longitud y ángulo de enlace, isomería.
Estructura tridimensional de compuestos iónicos y covalentes.
QUÍMICA ORGÁNICA
Caracterización de los grupos funcionales; introducción a la nomenclatura de compuestos orgánicos.
Estructura tridimensional, de algunas moléculas y macromoléculas orgánicas, con distintos grupos funcionales y diferentes usos en la vida diaria; estereoquímica.
Aspectos estequiométricos y energéticos de reacciones de oxidación de moléculas de proteínas, azúcares y grasas; de pirólisis de moléculas constituyentes del petróleo.
DISOLUCIONES QUÍMICAS
Concepto de Mol; solubilidad; realización de cálculos estequiométricos.
Concepto de acidez y de pH; comportamiento de disoluciones amortiguadoras del pH.
Propiedades coligativas y usos en el contexto cotidiano.
REACTIVIDAD Y EQUILIBRIO QUÍMICO.
Propiedades termodinámicas asociadas a la reactividad y al equilibrio químico; espontaneidad, energía libre y entropía; entalpía de reacciones exotérmicas y endotérmicas; estequiometría.
Reacciones de oxidación y de reducción; estado de oxidación; balanceo de ecuaciones redox; nociones de electroquímica.
Reacciones ácido base; titulación; cálculos de pH.
CINÉTICA.
La velocidad de una reacción simple, orden de reacción; constante de velocidad. Energía de Activación.
Introducción a los mecanismos de reacción; reacciones químicas reversibles y equilibrio químico.
Composición química y propiedades de los catalizadores.
REACTIVIDAD EN QUÍMICA ORGÁNICA.
Reacciones químicas de compuestos orgánicos: grupos funcionales y reactividad; efectos electrónicos y estéricos.
Isótopos y estabilidad nuclear. Radiactividad natural y cinética de desintegración. Concepto de vida media y de serie radiactiva. Datación de objetos de interés arqueológico e histórico.
Fisión y fusión nuclear. La bomba atómica y los reactores nucleares. El impacto de las tecnologías nucleares sobre la vida del ser humano, en particular sus consecuencias éticas, sociales y psicológicas. Ventajas, beneficios, peligros y amenazas de la utilización de las tecnologías nucleares en diversos ámbitos.
Aplicación de los isótopos y de la radiación a la medicina, agricultura e investigación química y bioquímica. Efectos de la radiación sobre los seres vivos.
POLÍMEROS ORGÁNICOS E INORGÁNICOS SINTÉTICOS Y NATURALES.
Concepto de polímero. Formación de polímeros de adición. Descubrimiento y aplicaciones comerciales de algunos polímeros. Caucho sintético y natural. Vulcanización.
Composición de péptidos: aminoácidos esenciales. Estructura y propiedades de péptidos y polipéptidos. Niveles de organización de proteínas. Importancia de la estructura de las proteínas en relación con su función biológica. Desnaturalización de proteínas. Clasificación de proteínas. Estructura simplificada y replicación de ácidos desoxirribonucleicos.
PROCESOS QUÍMICOS INDUSTRIALES.
Fuentes de materias primas en la hidrosfera, litosfera y biosfera para algunos procesos industriales.
Procesos de obtención de los metales cobre, hierro y litio y de los no metales yodo y azufre, a partir de sus minerales. Proceso de obtención de ácido sulfúrico.
Aspectos estequiométricos, termodinámicos y cinéticos de estos procesos. Purificación de los metales hierro y cobre. Aceros.
Procesos industriales de algunos materiales de uso masivo.
EL SONIDO
Vibración y sonido
Objetos en vibración: cuerdas, láminas, cavidades, superficie del agua. Relación entre frecuencia de la vibración y altura del sonido. Relación entre amplitud de la vibración e intensidad del sonido.
Propiedades de reflexión, transmisión y absorción del sonido en diferentes medios como la madera, la piedra, la tela, etc.
Fisiología del oído en relación con la audición. Rangos de audición: el decibel.
Ondas y sonido
La cuerda vibrante. Relación entre longitud y tensión con su frecuencia. Resonancia.
Ondas longitudinales, transversales, estacionarias y viajeras. Longitud de onda y su relación con la frecuencia y velocidad de propagación. Efecto Doppler en situaciones de la vida diaria y su explicación cualitativa en términos de la propagación de ondas.
El espectro sonoro: infrasonido, sonido y ultrasonido. Aplicaciones del ultrasonido en medicina y otros ámbitos.
Composición del sonido
Relación entre superposición de ondas y timbre de un sonido. Pulsaciones entre dos tonos de frecuencia similar.
LA LUZ
Propagación de la luz
Reflexión, transmisión y absorción de la luz. Distinción entre la propagación de una onda en un medio (sonido) y en el vacío (luz). Hipótesis corpuscular y ondulatoria para explicar estos fenómenos.
Derivación geométrica de la ley de reflexión a partir del principio de Fermat. Distinción cualitativa del comportamiento de la luz reflejada por espejos convergentes y divergentes. Espejos parabólicos.
Lentes convergentes y divergentes. La óptica del ojo humano. Defectos de la visión y su corrección mediante diversos tipos de lentes. El telescopio.
Naturaleza de la luz
Descomposición de la luz blanca en un prisma. El arco iris.
La luz como una onda, difracción en bordes y fenómenos de interferencia.
Luz visible, radiación infrarroja y ultravioleta, rayos X, microondas, ondas de radio. El radar. El rayo láser como fuente de luz coherente y monocromática.
La luz como una forma de energía. Espectro de radiación del Sol y su carácter de principal fuente de energía para la vida en la Tierra.
LA ELECTRICIDAD
Carga eléctrica
La electricidad en el entorno: la casa, el pueblo y la ciudad.
Carga eléctrica: separación de cargas por fricción. Atracción y repulsión entre cargas.
Corriente eléctrica
La electricidad como un flujo de carga eléctrica, usualmente electrones. Corriente continua y corriente alterna.
Relación entre resistencia, voltaje e intensidad de corriente. Su representación gráfica y expresión matemática. Resistencia eléctrica.
Componentes y funciones de la instalación eléctrica doméstica: alambres, aislantes, conexión a tierra, fusibles, interruptores, enchufes.
Magnetismo y fuerza magnética
Magnetismo natural. La electricidad como fuente de magnetismo. Campo magnético.
Fuerza magnética sobre un conductor que porte corriente eléctrica: El motor eléctrico de corriente continua.
Movimiento relativo entre una espira y un imán: el generador eléctrico.
Energía eléctrica
Potencia eléctrica en los utensilios domésticos. Relación elemental entre corriente, potencia y voltaje en situaciones como el cálculo del consumo doméstico de energía eléctrica.
Generación de energía eléctrica por métodos hidráulicos, térmicos, eólicos, químicos y fotoeléctricos.
SEGUNDO MEDIO
EL MOVIMIENTO
Descripción del movimiento
Movimientos rectilíneos. Conceptos de desplazamiento, velocidad y aceleración.
Sistemas de referencia. El movimiento relativo. El rol de Galileo Galilei en la formulación de estos conceptos.
Fuerza y movimiento
Fuerza de acción y fuerza de reacción. Principio de inercia.
Relación entre fuerza que actúa sobre un móvil y su aceleración. Concepto de masa inercial. Uso de la notación científica.
Momentum lineal y su conservación.
Fuerza de gravedad. Cálculo del itinerario de un objeto en movimiento vertical. Carácter predictivo de las leyes de la dinámica.
El roce. Roce estático y roce dinámico. Efecto del pulimento o lubricación de las superficies de contacto.
Torque y rotación.
Energía mecánica
Trabajo mecánico a partir de la fuerza aplicada. Potencia mecánica.
Trabajo y energía potencial debida a la fuerza de gravedad cerca de la superficie de la Tierra. Energía cinética. Conservación de la energía mecánica en ausencia del roce.
EL CALOR.
La temperatura
Equilibrio térmico. Termómetros y escalas de temperatura.
Dilatación. El caso contrario del agua.
Materiales y calor
El calor como una forma de energía. Calor específico y distinción de esta propiedad en diversos materiales como el agua, el cobre, etc.
Transmisión de calor a través de un objeto. Conductividad térmica.
Fases en que se encuentra la materia: Temperaturas de fusión y vaporización. El calor como movimiento de átomos en las diferentes fases.
Roce y calor. Sensibilidad térmica de la piel.
Conservación de la energía
La transformación de energía mecánica en calor. Unidades y sus equivalencias: la caloría y el Joule.
Conservación de la energía y sus transformaciones.
LA TIERRA Y SU ENTORNO
La Tierra
Tamaño, masa y composición de la Tierra. Nociones elementales acerca de su origen: enfriamiento, conformación de los océanos y continentes, las grandes cadenas montañosas.
El dinamismo del planeta: los sismos, las erupciones volcánicas, cambios en el relieve. Escalas de Richter y Mercalli.
Características de la Tierra que posibilitan la existencia de la vida.
El sistema solar
El sistema solar. La atracción gravitatoria y las órbitas de planetas y cometas. El universo geocéntrico de la antigüedad y la transformación de esta visión en el Renacimiento.
Los movimientos de la Tierra: día y noche, el año, las estaciones. Explicación elemental de las mareas sobre la Tierra.
La luna. Su tamaño, sus movimientos y fases. La atracción gravitatoria en su superficie. Los eclipses.
La teoría de gravitación de Isaac Newton.
El Universo
Las estrellas y su evolución. Propiedades descriptivas del Sol.
La vía láctea y la situación del sistema solar en ella. Tipos de galaxias y estructura en gran escala del Universo.
Concepciones antiguas y modernas acerca de la evolución del Universo. Las incógnitas del presente. Influencia de los descubrimientos de la física en la cultura.
La exploración espacial: observaciones astronómicas y vuelos espaciales. Los observatorios en Chile.
TERCERO MEDIO
MECÁNICA
Movimiento circular
Movimiento circular uniforme. Velocidad lineal y velocidad angular. Concepto vectorial de la velocidad. Rapidez constante y velocidad variable en el movimiento circular. Aceleración centrípeta.
Movimiento circular y fuerza centrípeta.
Momento angular y su conservación.
Conservación de la energía mecánica
La independencia del tiempo, de la energía mecánica en la caída libre sobre la superficie de la Tierra.
Energía potencial gravitacional y energía cinética. Puntos de equilibrio estable e inestable. Puntos de retorno.
Disipación de energía y roce. Coeficientes de roce estático y dinámico. Magnitud y dirección de la fuerza de roce en cada caso. Dependencia con respecto a la fuerza normal y la superficie de contacto.
Aplicaciones cuantitativas a situaciones de la vida diaria.
FLUIDOS
Hidrostática
Distinción entre fluidos y sólidos rígidos. Descripción elemental en términos del movimiento de los átomos o moléculas que los componen.
La presión en fluidos. Presión a distintas profundidades de un líquido. Aplicaciones cotidianas. La presión sanguínea.
El principio de Arquímedes. Flotabilidad de un objeto.
Capilaridad y su importancia en el mundo vegetal y animal.
Hidrodinámica
Conservación de la energía en un fluido. Roce y velocidad terminal.
CUARTO MEDIO
ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO
Fuerzas entre cargas
Cargas en reposo. Fuerza de Coulomb, campo y potencial eléctrico.
El condensador de placas paralelas. Su capacidad en términos de la geometría y el dieléctrico.
Cargas en movimiento. Trayectoria de una carga en un campo eléctrico constante y uniforme.
Fuerza magnética sobre una carga en movimiento. Fuerza entre dos conductores rectilíneos que portan corriente. Descripción de la trayectoria de una carga en un campo magnético homogéneo.
Circuito de corriente alterna
Carga y descarga de un condensador. Dependencia temporal del voltaje entre las placas.
Inducción electromagnética: leyes de Michael Faraday y Heinrich Lenz. Inductancia y su efecto cualitativo en un circuito de corriente variable en el tiempo.
Circuito L.C. Frecuencia propia asociada. Movimiento armónico simple. Oscilaciones forzadas y resonancia. Efecto de una resistencia. Aplicaciones en la sintonización de frecuencias.
Ondas Electromagnéticas
Campos eléctricos y magnéticos que varían sinusoidalmente en el tiempo. Radiación de cargas aceleradas.
Transmisión y recepción de ondas electromagnéticas. Funcionamiento de antenas simples y sus aplicaciones en telecomunicaciones.
MUNDO ATÓMICO
El átomo
Constituyentes del átomo. Experimento de Ernest Rutherford. Análisis mecánico del modelo de Niels Bohr para el átomo de hidrógeno.
El principio de incertidumbre. El mundo atómico y el ámbito macroscópico. Abandono del concepto clásico de trayectoria y sus consecuencias en la descripción del movimiento.
El núcleo atómico
Dimensiones del núcleo en relación al átomo. Protones y neutrones. Su masa, carga eléctrica y spin. Isótopos.
Decaimiento radiactivo. Vida media. Radiactividad natural. Aplicaciones en medicina, geología y arqueología.
El núcleo atómico como fuente de energía. Relación entre masa y energía. Fisión y fusión nuclear.
Fuerzas nucleares. Comparación de la magnitud relativa de las fuerzas fundamentales de la naturaleza.
