Orientaciones para el profesorado
La historia inicial de esta unidad pretende captar la atención del estudiante mostrando una serie de fenómenos llamativos y paradójicos relacionados con la óptica. Pensamos que esta es una buena forma de iniciar el desarrollo de los contenidos de esta unidad que, como el resto del curso, está dividida en cuatro temas:
En el tema 1 se tratan las diferentes teorías sobre la naturaleza de la luz que se han sucedido a lo largo de la historia, los debates a los que estas teorías han dado lugar y el triunfo final de la teoría ondulatoria. Este tema sirve de punto de arranque de los temas 2 y 3, en los que se trata esta teoría ondulatoria de la luz, en el tema 2 se desarrolla la teoría electromagnética de Maxwell (con el nivel de profundidad adecuado para este nivel) y en el 3 las cuestiones relacionadas con la propagación de la luz desde el punto de vista ondulatorio. Finalmente, el tema 4 trata la óptica geométrica.
Puesto que la teoría ondulatoria está presente en casi toda la unidad, consideramos conveniente señalar a los estudiantes la importancia de repasar los aspectos fundamentales relacionados con las ondas que se estudiaron en la primera unidad, particularmente deben tener claro cuestiones tales como qué es una onda, qué magnitudes físicas utilizamos para describirlas (frecuencia, longitud de onda y velocidad de propagación) y qué fenómenos son característicos de las ondas.
Aunque la teoría electromagnética que se estudia aquí no requiere que los estudiantes tengan un conocimiento profundo de campos eléctricos y/o magnéticos (no se trata aquí de calcular campos ni analizar el movimiento de cargas en campos), será difícil que comprendan bien qué es una onda electromagnética si no tienen claro qué es un campo eléctrico y un campo magnético.
Conviene remarcar que algunas de las propiedades que se estudian en relación a la propagación de la luz sólo tienen una explicación satisfactoria desde la teoría ondulatoria, particularmente los fenómenos de interferencia y difracción.
Aunque no parece probable, puede ser que algún estudiante conozca el comportamiento corpuscular de la luz en fenómenos como el efecto fotoeléctrico o el efecto Compton. No obstante, estos no se estudian en esta unidad y serán objeto de estudio en la última unidad.
En relación con las tareas, se han propuesto dos, relacionadas con la marcha de los rayos de luz en el interior de una fibra óptica y en un sistema óptico centrado, como es un espejo esférico. En ambos casos se ha pretendido que el estudiante analice de forma cualitativa la situación presentada, para realizar a continuación cálculos en los que se ponga de manifiesto el manejo de las magnitudes físicas que describen los fenómenos utilizados..
A lo largo de los temas aparecen ejercicios resueltos y reflexiones, además de una sección dedicada a las pruebas de acceso a la Universidad. Aquí se procura fomentar el razonamiento físico, aunque son necesarios los cálculos numéricos. En cualquier caso, desde el siguiente enlace (luz y ondas electromagnéticas), se puede acceder al histórico actualizado de exámenes de selectividad en Andalucía.
Criterios de evaluación
Al terminar la unidad, mediante la realización de las tareas propuestas el alumnado deberá ser capaz de:
- Describir el espectro electromagnético, particularmente el espectro visible.
- Aplicar las leyes de la reflexión y la refracción en diferentes situaciones, como la reflexión total interna y sus aplicaciones, en particular la transmisión de información por fibra óptica.
- Debe ser capaz de obtener imágenes con espejos planos o curvos o lentes delgadas, interpretándolas teóricamente en base a un modelo de rayos.
- Interpretar correctamente el fenómeno de dispersión de la luz visible y fenómenos asociados.
En la valoración de las tareas se comprobará si el alumnado ha adquirido las capacidades anteriores, utilizando los criterios de calificación generales de la materia:
- la realización de esquemas y gráficas que muestren la comprensión de la situación a resolver.
- razonamientos que den lugar a una percepción objetiva, clara y fundamentada de la situación.
- la calidad de las explicaciones.
- elaboración adecuada de los aspectos matemáticos necesarios y especificar los resultados en las unidades correctas.
- la expresión de las unidades.
- la buena presentación, redacción y ortografía
Temas
Tema 1. ¿Qué es la luz? La historia de una controversia
Se muestran las diferentes teorías que, sobre la naturaleza de la luz, han existido a lo largo de la historia, en particular el modelo corpuscular propuesto por Newton y el ondulatorio propuesto por Huygens.
Tema 2. La luz como onda electromagnética
En este tema se hace un análisis cualitativo de la síntesis de Maxwell y su integración en la óptica. Se estudia la producción y características de las ondas electromagnéticas y se analiza el espectro electromagnético.
Tema 3. Óptica física
En este tema se estudia la óptica física. Se analizan los fenómenos de la refracción y reflexión y se estudian las propiedades de la luz desde el punto de vista ondulatorio, dispersión de la luz, polarización y aquellas relacionadas con la superposición de ondas, interferencias y difracción.
Tema 4. Óptica geométrica
En este tema se trata la óptica geométrica, buena parte del tema se dedica a obtener las imágenes formadas por sistemas ópticos centrados formados por dioptrios, espejos y lentes. También se estudia la aplicación de la óptica geométrica a algunos sistemas de uso frecuente, como son la lupa, cámara fotográfica o el telescopio.