Class Set Optics

Investigar los fenómenos ópticos y experimentar con la luz

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El estudio de la luz

La palabra óptica proviene del griego y significa «ver». La óptica es una rama de la física que se ocupa de la propagación de la luz, la reflexión y la refracción, la formación de imágenes en espejos y lentes, equipos ópticos, la creación de colores y las leyes de la combinación de colores, así como de la cuestión de qué es en verdad la luz. 

Muchos científicos e investigadores reconocidos

Muchos científicos e investigadores reconocidos se han ocupado de las propiedades de la luz. A continuación, algunos ejemplos al respecto.

  • Ya en la Antigüedad, EUCLIDES (un matemático griego de Alejandría, hacia el año 300 a. C.) escribió sobre la propagación en línea recta de la luz y formuló la ley de la reflexión.
  • Claudio PTOLOMEO (aproximadamente 100 - 160 d. C.) también estudió en Alejandría. De él proceden los primeros gráficos sobre la relación entre el ángulo de incidencia y el ángulo de refracción y textos sobre la refracción de la luz en la atmósfera.
  • ALHACÉN, un científico árabe (965 - 1040) estudió la reflexión en espejos cóncavo, la refracción de la luz en la atmósfera y la ampliación de las lentes. Él reconoció y describió la idoneidad de las superficies de vidrio curvas para la ampliación óptica. Con el desarrollo de las lentes de vidrio, que posibilitaron la creación de anteojos, telescopios, microscopios y espectroscopios, esta rama de la ciencia atravesó una etapa de apogeo durante la Edad Media.
  • Johannes KEPLER (1571 - 1630), un astrónomo, físico, matemático y filósofo naturalista alemán, explica el proceso de la visión mediante el cristalino y explica la formación de imágenes en la cámara oscura. Su propuesta para la creación de un telescopio refractor, que lleva su nombre (telescopio kepleriano), utiliza, al contrario del telescopio refractor de GALILEI (1564 - 1643), dos lentes convergentes. Él convirtió a la óptica en un objeto de investigación científica y confirmó los descubrimientos que su contemporáneo Galileo Galilei ya había hecho con el telescopio.
  • Francesco Maria GRIMALDI (1618 - 1663) sospecha que la luz se propaga de forma similar al sonido y es uno de los primeros en describir la difracción y la interferencia de la luz al penetrar por pequeños agujeros.
  • Isaac NEWTON (1642 - 1727) descubre la descomposición sistemática de la luz blanca en los colores que la componen mediante un prisma. Él inventa el primer telescopio reflector (en lugar de una lente convergente se utiliza un espejo cóncavo como objetivo). Para explicar la reflexión y la refracción, Newton parte de la base de que la luz está compuesta por pequeñas partículas.
  • Léon FOUCAULT (1819 - 1868) determinó, mediante un veloz espejo giratorio, la velocidad de la luz en el vacío y en el aire de aproximadamente 298 000 km/s.
  • También podemos añadir a Albert EINSTEIN (1879 - 1955) a la larga lista de científicos e investigadores que estudiaron los secretos de la luz. Einstein explicó que la luz se compone de los más pequeños cuantos de energía: los fotones. En la física cuántica moderna se parte de la base de que la luz no se comporta ni como una onda clásica ni como una partícula clásica. La luz tiene carácter tanto de onda como de partícula.

 
De hecho, la «vista» es el sentido que uno primero menciona si se le pregunta cuál de los seis sentidos es el más importante. Nadie quiere prescindir de ella. Pero entonces ¿qué podemos ver realmente? 

A diferencia de la óptica técnica, la llamada óptica fisiológica se ocupa de la teoría de las percepciones ópticas (percepción visual, percepción del color e ilusión óptica). 

En un principio «solamente» es luz lo que percibimos con los ojos. Para que de esta luz pueda formarse una imagen en detalle, los ojos deben poder evaluar diversas ondas luminosas rápidamente y transmitirlas al cerebro. Estas ondas luminosas determinan también las propiedades de la luz: Dirección, luminosidad y color.

Pero ¿cómo surge el color? La manifestación de los colores también puede dividirse en categorías. Vemos colores

cuando la luz es emitida en determinados rangos de longitud de onda como, por ejemplo, en fuegos artificiales. 
cuando nuestra retina se irrita (por ejemplo: por un frotamiento prolongado).
cuando la luz se divide y se refleja en distintas direcciones como, por ejemplo, en el arcoíris.
Cuando la luz entra en nuestro ojo por la reflexión en la superficie de un cuerpo y difiere en su composición de aquella de la fuente de luz. En este caso, una parte de la luz es captada (absorbida) y una parte de la luz entra en el ojo.
 
Detrás de estas experiencias diarias se esconden fenómenos ópticos, que ya pueden percibirse desde la edad de la escuela primaria.

Todos los planes de estudio y marcos curriculares nacionales para escuelas primarias contienen el análisis de cuestiones relativas a la naturaleza inanimada. El estudio de los fenómenos de la luz y los colores es uno de sus aspectos y es tratado en distintos niveles dentro de los cuatro grandes campos temáticos:

Percepción del mundo a través de los sentidos: el sentido de la vista, el ojo,
Luz y vida: adaptaciones de las plantas, animales y seres humanos,
Propiedades de la luz: Reflexión, refracción, propagación, concentración
Luz y sombras

Estos deben articularse de forma global con el resto de las áreas educativas.
 
A partir de los experimentos de este kit de montaje fischertechnik podemos estudiar las tres propiedades fundamentales de la luz a modo de juego y establecer una conexión con la vida cotidiana. Este es excepcionalmente apto para integrarlo en el proyecto:

la dirección de la luz puede determinarse y modificarse utilizando espejos
incidir en la intensidad de la luz con sombras
estudiar la luz y el color mediante experimentos con giroscopios
comprender el funcionamiento de pantallas con lupas
 

Más información

La Luz, Los Colores, la vision - Descrube l Óptica

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