programa óptica y ondas - grincef

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
NÚCLEO UNIVERSITARIO “RAFAEL RANGEL”
DEPARTAMENTO DE FÍSICA Y MATEMÁTICA
ÁREA DE FÍSICA
CÁTEDRA: ÓPTICA Y ONDAS
DISEÑO INSTRUCCIONAL DE LA UNIDAD CURRICULAR
Prof. Hebert Lobo
Julio, 2005
DATOS GENERALES DE LA UNIDAD CURRICULAR
1.
Institución: Universidad de Los Andes.
2.
Facultad: Núcleo Universitario “Rafael Rangel”.
3.
Departamento: Física y Matemática.
4.
Área: Física.
5.
Plan de Estudio: Educación Física y Matemática (Plan 1995).
6.
Eje Programático: Formación Profesional y Especialización.
7.
Denominación: Óptica y Ondas.
8.
Código: OP01.
9.
Ubicación: IX Semestre.
10. Prelación: Laboratorio de Física General.
11. Número de semanas: Dieciséis (16) semanas.
12. Horas semanales: Cinco (05) horas.
13. Total de horas: Ochenta (80) horas.
PRESENTACION
La unidad curricular objeto de este diseño instruccional se denomina “Óptica y Ondas” y constituye una de las más
importantes del eje de formación profesional y especialización de la carrera de Educación, mención Física y Matemática,
del Núcleo Universitario “Rafael Rangel” de la Universidad de Los Andes.
En la primera parte, se hace una extensa justificación para la elaboración del diseño, partiendo de las bases
legales y constitucionales, vinculándolo a los lineamientos institucionales y, en particular, al perfil del egresado y a los
objetivos contenidos en el Plan de Estudios de la carrera de Educación.
A continuación se presentan sucintamente los datos generales del marco institucional en el que se administra la
unidad curricular, como parte del pensum de estudio de la carrera en cuestión.
Más adelante, se enuncian los propósitos que, basándose en la experiencia de varios años como docente del Área
de Física, el autor se aventura a plantear y que constituyen las expectativas del educador o facilitador de la unidad
curricular como consecuencia del desarrollo del curso de Óptica y Ondas. Asimismo se definen los objetivos generales
del programa de estudio de la unidad curricular en términos del aprendizaje que el alumno debe lograr al concluir el curso
semestral.
Luego se presenta la sistematización de los contenidos, en un total de cinco unidades, que incluyen los temas o
tópicos que serán objeto de estudio, revisión y discusión. Respecto a estos, se definirán en cuadros sinópticos, siguiendo
los criterios para la conformación de las unidades didácticas e incluyendo la definición de los objetivos terminales
representativos de los cambios de conducta observables del alumno luego del proceso de aprendizaje de cada unidad
didáctica y, para cada contenido, los objetivos específicos que identifican la conducta esperada al final del estudio de los
temas incluidos, especificando las condiciones en las cuales el alumno exhibirá tal conducta e incluyendo un patrón de
rendimiento. Asimismo, se definen las estrategias y medios instruccionales y se listan los recursos necesarios para
llevarlos a cabo.
Se agregan por separado, las estrategias de evaluación y el plan de evaluación que incluye, el Plan de Evaluación
por Contenidos, que es un resumen de los Planes de Evaluación por Objetivos elaborados para cada unidad de
contenidos
.
Igualmente, se presenta un cronograma de actividades para el desarrollo del programa de estudio en condiciones
normales, es decir, un semestre académico de dieciséis (16) semanas y, al final se agrega la bibliografía de consulta,
incluyendo las páginas Web sugeridas para consulta y revisión.
JUSTIFICACION
La Constitución de la República Bolivariana de Venezuela establece en su Artículo 102º como finalidad de la
Educación la de desarrollar el potencial creativo de cada ser humano y el pleno ejercicio de su personalidad en una
sociedad democrática basada en la valoración ética del trabajo y en la participación activa, consciente y solidaria en los
procesos de transformación social consustanciados con los valores de la identidad nacional, y con una visión
latinoamericana y universal lo cual es refrendado por la Ley Orgánica de Educación en su Artículo 3º al establecer que la
finalidad fundamental de la Educación reside en el pleno desarrollo de la personalidad y el logro de un hombre sano,
culto, crítico y apto para convivir en una sociedad democrática, justa y libre basada en la familia como célula fundamental
y en la valorización del trabajo; capaz de participar activa, consciente y solidariamente en los procesos de transformación
social; consustanciado con los valores de la identidad nacional y con la compresión, la tolerancia, la convivencia y las
actitudes que favorezcan el fortalecimiento de la paz entre las naciones y los vínculos de integración y solidaridad
latinoamericana. La educación fomentará el desarrollo de una conciencia ciudadana para la conservación, defensa y
mejoramiento del ambiente, calidad de vida y el uso racional de los recursos naturales y contribuirá a la formación y
capacitación de los equipos humanos necesarios para el desarrollo del país y a promoción de los esfuerzos creadores del
pueblo venezolano hacia el logro de su desarrollo integral, autónomo e independiente.
En concordancia con lo expuesto, la Ley de Universidades contempla que las mismas deben cumplir con una
función rectora en la educación, la cultura y la ciencia, según el Artículo 3º. Asimismo, en su Artículo 3º
enfatiza que
la enseñanza universitaria estará dirigida a crear, asimilar y difundir el saber mediante la investigación y la enseñanza; a
completar la formación integral iniciada en los ciclos educacionales anteriores; y a formar los equipos profesionales y
técnicos que necesita la Nación para su desarrollo y progreso.
La Universidad de Los Andes como Institución Autónoma de Educación Superior y acatando las disposiciones de
la Constitución, de la Ley Orgánica de Educación y de la Ley de Universidades, intensifica sus esfuerzos en la formación
de ciudadanos profesionales integrales y eficientes, comprometidos con el desarrollo y la soberanía nacional, adaptando
un Modelo Curricular que responda a las demandas de la sociedad venezolana actual.
Con el fin de incorporarse al proceso de desarrollo en la Sub-región Motatatán-Cenizo, la Universidad de Los
Andes creó en el año 1972 el Núcleo Universitario de Trujillo, más tarde denominado “Rafael Rangel”, el cual según los
lineamientos de la Doctrina Universitaria Nº 3, fue organizado con una estructura departamental novedosa, organizada
por Áreas de Conocimiento, para el desarrollo de carreras en el campo agropecuario y la docencia teniendo como norte,
entre otros, los siguientes objetivos institucionales:
1. Ofrecer e impartir enseñanza de la más alta calidad en el nivel superior, para que con carácter prioritario, las
promociones que egresan o hayan egresado de la educación secundaria dentro del área de influencia del Núcleo,
tengan la oportunidad y seguridad de iniciar, continuar y culminar estudios universitarios.
2. Contribuir al mejoramiento cualitativo de la educación media, participando activamente en programas
especialmente dedicados a tales fines, mediante fórmulas de cooperación institucional, con el Ministerio de
Educación a través de la Oficina Regional de Educación.
3. Ofrecer un plan de estudios novedoso, moderno y de gran flexibilidad, comenzando en el Ciclo Básico, en la
primera etapa, y en el futuro abriendo y desarrollando cierto número y tipo de carreras cortas y largas.
4. Efectuar, en colaboración con organismos de planificación y desarrollo nacional y regional, los estudios necesarios
en materia de disponer de una información adecuada que le permita al Núcleo concebir y orientar sus programas
académicos, a fin de contribuir a satisfacer las exigencias de formación de personal que demanda el proceso de
modernización de la región.
5. Organizar un programa de transferencia entre el Núcleo de Trujillo y el resto del Sistema Regional Universitario de
Los Andes, así como los otros Sistemas Universitarios. (ULA, 1973: 4-5)
Desde el mes de septiembre de 1974, ininterrumpidamente la formación en docencia a nivel de pregrado es
atendida con la Carrera de Educación, orientada a la formación de profesionales para la Educación Media, Diversificada y
Profesional. En 1989, se implanta la Licenciatura en Educación Integral dirigida a la formación de profesionales
universitarios para el ejercicio de la docencia para las dos primeras etapas del nivel de Educación Básica. En abril de
1994, fue designada por el Consejo Superior del NURR una Comisión Curricular Ad-hoc. para evaluar y rediseñar
curricularmente los estudios de formación docente acorde a los nuevos tiempos y nuevas exigencias. En 1995, se da
inicio a un nuevo Plan de Estudios de la Carrera de Educación.
Para dar cumplimiento a lo pautado en el área de formación de recursos humanos para la docencia, el Núcleo
Universitario “Rafael Rangel”; a través de los Departamentos de Ciencias Pedagógicas, Ciencias Sociales y Física y
Matemática; como ente rector en la preparación del profesional de la educación de la Física y la Matemática, en su
Diseño Curricular define a este profesional como un profesional universitario de alto nivel para trabajar en el Sistema
Educativo venezolano, fundamentalmente en: Educación Básica, Educación Media, Diversificada, Profesional y
Educación Superior.
Esta definición corrobora los roles fundamentales del perfil académico – profesional del egresado de la
Licenciatura de Educación, mención Física y Matemática, resumidos en:
1. Exhibirá atributos personales para cumplir las funciones básicas de la profesión docente y realizar con certeza el
intercambio de experiencias y conocimientos que garanticen el desarrollo continuo y sostenido de la personalidad
del alumno, objeto y sujeto de formación intelectual, social y ciudadana.
2. Tendrá conocimientos específicos en el área de la mención, que garanticen a sus futuros alumnos una orientación
cognoscitiva, concreta, actualizada y significativa.
3. Estará convencido de la necesidad del cambio en el ámbito científico – cultural, para lo cual abrazará crítica y
reflexivamente la problemática surgida en el amplio espectro de la naturaleza, de sí mismo y de sus semejantes.
4. Será un profesional en constante crecimiento intelectual, personal y social, que exhiba cualidades de liderazgo en
el aula, la institución y la comunidad.
5. Conducirá sus funciones docentes bajo los principios de la alta gerencia, siendo también un cuidadoso ecologista
en la conservación del ambiente y un investigador constante en la búsqueda de la verdad.
6. Estará en capacidad de participar en la acción transformadora no sólo de la sociedad, la ciencia y la cultura, sino
también, de la conciencia de sus estudiantes, bajo una concepción ética que le garantice la calidad de los cambios
que debe producir. (ULA – NURR, 1994: 237 – 238)
Para el logro del perfil descrito, se plantea los siguientes objetivos generales de la carrera:
1. Formar un HOMBRE FUNDAMENTAL EN LA DOCENCIA que, como FACILITADOR DEL APRENDIZAJE más que
como trasmisor de información, por su preparación de elevada calidad académica pueda responder
adecuadamente al nivel y/o modalidad escolar en que ha de actuar, con una actitud crítica, creativa, democrática e
indagadora.
2. Formar un profesional con capacidad para actuar en la identificación , diagnóstico y solución de los grandes
problemas que afectan a la colectividad en general y a la escolar en específico, de acuerdo con las necesidades de
transformación que del mundo se hayan fijado.
3. Formar un profesional que aporte los retos de transformación que la época de crisis que vivimos plantea.
4. Formar un profesional para preservar las conquistas científicas, humanísticas, tecnológicas, artísticas y de valores
(libertad, justicia, igualdad, solidaridad, cooperación, etc.), logradas en el proceso de desarrollo de la humanidad.
(Ibíd.: 200-209)
Sustentado en los planteamientos anteriores, el Plan de Estudios de la carrera de Educación en Física y
Matemática incorpora la asignatura Optica y Ondas, la cual forma parte del área de conocimientos de la Física, que
contempla unidades curriculares de la carrera, encargadas del componente profesional de la carrera. Su ubicación en el
plan de estudio es en el 9º semestre y de acuerdo a los objetivos terminales de la carrera y a las competencias que
configuran el perfil profesional, se incluyo dentro del eje de Formación Profesional y Especializada.
La Unidad Curricular Optica y Ondas se orienta hacia la enseñanza basada en el estudio y análisis de principios
fundamentales sobre la naturaleza y comportamiento de la luz, mediante la utilización de diversas estrategias de
aprendizaje, incluyendo la resolución de problemas y el diseño y montaje de experiencias de laboratorio. Dentro de la
formación de especialistas en Educación de la Física y Matemática constituye un aporte de notable importancia por
cuanto se refiere a los contenidos de una de las ramas principales de la Física, facilitando la comprensión de los
fenómenos luminosos y, asimismo, el desarrollo de nuevas aplicaciones tecnológicas de las propiedades de las ondas
electromagnéticas.
Igualmente, se justifica el diseño de un nuevo diseño curricular de la asignatura Optica y Ondas porque, hasta
ahora, la formulación de los programas de estudio de las distintas asignaturas de la sub-área de Formación Profesional,
dictadas en el NURR se ha basado en la utilización de programas “similares” utilizados en las distintas Facultades de
Ciencias e Ingeniería de la ULA en Mérida, los cuales resultan completamente inapropiados para el perfil del profesional
de la docencia que se ha propuesto lograr nuestra institución. Además, dichos programas se limitan a reproducir casi
textualmente la lista de contenidos de los índices de libros elaborados para estudiantes de Ciencias e Ingeniería, sin
tomar en consideración siquiera la cantidad y
calidad, de información requerida para el logro de los objetivos de
formación de docentes en el área de Física y Matemática. Menos aún contemplan objetivos generales, terminales y
específicos ni incluyen algún plan de evaluación basado en la verificación de los objetivos del aprendizaje.
PROPOSITOS

Fomentar el interés de los alumnos por los maravillosos fenómenos de la luz, como
expresión fundamental de la óptica y la teoría ondulatoria
 Incentivar la valoración por parte de los alumnos de las aplicaciones prácticas de los
principios y leyes que rigen los fenómenos luminosos y ondulatorios.
 Propiciar el desarrollo de destrezas y habilidades en el alumno para la reproducción
mediante experimentos sencillos de los principales fenómenos ondulatorios, en
general, y luminosos, en particular.
 Estimular la participación individual y el trabajo en equipo de los alumnos como una
forma de superar los esquemas de instrucción tradicionales, propiciando la
competencia positiva y el aprendizaje significativo.
 Despertar en los alumnos el aprecio por el uso de las nuevas tecnologías educativas,
tanto a nivel de las estrategias, medios y recursos (en particular Internet), como de la
evaluación del proceso de aprendizaje.
OBJETIVOS GENERALES

Observar los fenómenos físicos relacionados con las ondas, en general, y la luz en particular, identificando las
cantidades y parámetros que permiten su descripción de acuerdo a los principios de la mecánica ondulatoria.

Clasificar las clases de movimiento ondulatorio y los fenómenos luminosos, de acuerdo a sus propiedades.

Relacionar las propiedades de los fenómenos luminosos con los principios, leyes, teorías y conceptos desarrollados
por la humanidad para explicarlos y, sistematizados en la óptica geométrica y la óptica física.

Desarrollar destrezas y habilidades para el montaje de experimentos; de fácil reproducción y
con equipos
asequibles; para la comprobación de los fenómenos ondulatorios y luminosos.

Valorar el uso de la Internet, como fuente inagotable de información sobre el acontecer científico y, en particular, del
estudio de los fenómenos ondulatorios mecánicos, acústicos y ópticos.

Explicar los resultados de las demostraciones matemáticas y los experimentos realizados durante el desarrollo de la
unidad curricular.

Analizar los fenómenos que evidencian la naturaleza ondulatoria de la luz.

Aplicar los principios, leyes, teorías y conceptos en la resolución de problemas de los temas de ondas y óptica,
siguiendo un procedimiento ordenado y sistemático que permita hacer inferencias a partir de los resultados.

Evaluar la naturaleza dual de la luz, revisando la evolución histórica de la comprensión de los fenómenos luminosos
por parte de la humanidad.
SISTEMATIZACION DE LOS CONTENIDOS
UNIDAD 1. Movimiento Ondulatorio.
1.
Fundamentos y características del movimiento ondulatorio: Métodos de transmisión de energía. Movimientos
oscilatorios. Ondas. Concepto y ejemplos.
2.
Propiedades del movimiento ondulatorio: Función de onda. Pulso viajero. Onda armónica. Elementos o parámetros de
una onda. Deducción de la ecuación de onda unidimensional. Generalización de la ecuación de onda tridimensional.
El operador “laplaciano” 2 en diferentes sistemas de coordenadas.
3.
Clasificación de las ondas: Según las características del medio en que se propagan (ondas mecánicas y ondas
electromagnéticas). Según el movimiento relativo de las partículas del medio respecto a la dirección de propagación de la
perturbación (ondas transversales y ondas longitudinales). Según el número de dimensiones espaciales mínimas para
representarlas (ondas unidimensionales, ondas bidimensionales y ondas tridimensionales). Según la forma del perfil de la
onda (ondas armónicas y ondas anarmónicas). Según la cantidad física que representa (ondas escalares y ondas
vectoriales). Según el movimiento del perfil (ondas estacionarias y ondas viajeras).
4.
Superposición de Ondas: Principio de superposición. Suma de ondas de la misma frecuencia (método algebraico,
método complejo, suma de fasores y ondas estacionarias). Suma de ondas de diferente frecuencia (pulsos, velocidad de
grupo, ondas periódicas anarmónicas - análisis de Fourier, ondas no periódicas - integrales de Fourier).
UNIDAD 2. La luz y el espectro electromagnético
1.
Naturaleza de la luz: La luz como un flujo de partículas (de la antigua Grecia a la mecánica cuántica). La luz como un tren
de ondas (la polémica entre Huygens y Newton). La naturaleza dual de la luz (del experimento de Young al efecto
fotoeléctrico).
2.
Las leyes básicas del electromagnetismo: Las ecuaciones de Maxwell y las ondas electromagnéticas (ley de
inducción de Faraday, ley de Gauss – eléctrica, ley de Gauss – magnética, ley de Ampere, ley de Ampere – Maxwell y
ecuaciones diferenciales de Maxwell). La ecuación de onda electromagnética. Ondas electromagnéticas y la velocidad de la
luz (c). Experimentos clásicos para estimar el valor de la luz (experimento de Galileo Galilei, medición astronómica de Olaf
Römer, experimento de la rueda dentada de Armand Fizeau, experimento de espejos rotatorios de Jean Foucalt,
observaciones de James Bradley y el experimento de Michelson-Morley)
3.
Energía y momentum en ondas electromagnéticas: Densidad de energía .Flujo de energía y vector de Pointing. Flujo
de momentum y presión de radiación. Flujo luminoso o irradiancia. Intensidad luminosa. Iluminación.
4.
El espectro electromagnético: El espectro visible de la luz (los colores del arco iris, absorción de colores, adición de
colores). El espectro electromagnético invisible (ondas de alta frecuencia – aplicaciones, ondas de baja frecuencia, radio y
televisión). Ondas electromagnéticas en la materia (materiales opacos y transparentes, velocidad de la luz en medios
dieléctricos e índice de refracción )
UNIDAD 3. La propagación de la luz y la óptica geométrica
1.
Las leyes fundamentales de la propagación de la luz: El principio de Huygens y la deducción de las leyes de
reflexión y refracción usando el concepto de frentes de onda. El teorema de Malus y Dupin y la deducción de las leyes de
reflexión y refracción usando el concepto de rayos de luz. El principio de Fermat y la deducción de las leyes de reflexión y
refracción usando el concepto de la longitud de camino óptico. Los fotones y las leyes de reflexión y refracción. Deflexión de
un haz luminoso en un medio no homogéneo (espejismos)
2.
Tratamiento electromagnético: Comportamiento de las ondas electromagnéticas en una interfase de dos materiales
dieléctricos. Deducción de las ecuaciones de Fresnel. Interpretación de las ecuaciones de Fresnel (coeficientes de amplitud,
corrimientos de fase, reflactancia y trasmitancia). Reflexión total interna(ángulo crítico y reflexión total interna frustrada).
3.
Óptica geométrica: Lentes y diagramas de rayos (superficies asféricas: óvalos, elipses, hipérboles; superficies esféricas,
lentes delgadas, fórmula gaussiana y forma newtoniana de los lentes). Diafragmas (diafragmas de campo y aberturas,
pupilas de entrada y salida y abertura relativa). Espejos (espejos planos, espejos asféricos: parabólicos y elípticos; espejos
esféricos y fórmula de los espejos). Prismas (prismas dispersores, prismas reflectores y fibras ópticas)
4.
Sistemas ópticos complejos: El ojo humano (estructura y funcionamiento). Anteojos y corrección de defectos visuales.
Lentes de aumento y oculares. El microscopio simple. El microscopio compuesto. El telescopio refractor. El telescopio
reflector. La cámara fotográfica.
UNIDAD 4. Polarización de la luz
1.
Luz polarizada: Luz linealmente polarizada (polarización lineal positiva y polarización lineal negativa). Luz circularmente
polarizada (polarización circular derecha y polarización circular izquierda). Luz elípticamente polarizada. Luz no polarizada y
luz natural.
2.
Polarizadores: Polarizadores dicroicos o por absorción selectiva (rejilla de alambre, cristales dicroicos y polaroides).
Polarizadores birrefringentes (cristales de calcita, el prisma de Nicol, el prisma Glan-Foucalt, el prisma Glan-Thompson y el
prisma Wollaston). Polarización por dispersión (esparcimiento y dispersión). Polarización por reflexión (la ley de Brewster y
polarizador pila de placas).
3.
Retardadores y polarizadores circulares: La ley de Malus y la transmisión de luz polarizada a través de un polarizador.
Elementos retardadores (lámina de onda completa, lámina de media onda, lámina de cuarto de onda, el rombo de Fresnel y
compensadores). Polarizadores circulares. Colores de interferencia. Actividad óptica.
4.
Descripción matemática de la polarización y aplicaciones de la luz polarizada: Los parámetros de Stokes. Los
vectores de Jones. Las matrices de Jones y Mueller. Foto elasticidad o birrefringencia de esfuerzo. Lentes y faros
polarizados. El polarímetro. El efecto Faraday. Los efectos Kerr y Pockels
UNIDAD 5. Interferencia y Difracción
1.
Interferencia en películas delgadas: Condiciones para la interferencia. Franjas de igual inclinación. Franjas de igual
espesor. Los anillos de Newton.
2.
Interferómetros: Interferencia por división de frente de onda (el experimento de Young, el espejo doble de Fresnel, el
biprisma de Fresnel y el espejo de Lloyd). Interferencia por división de amplitud (el interferómetro de Michelson, el
interferómetro de Mach-Zehnder, el Interferómetro de Sagnac y las franjas de Pohl).
3.
Interferometría: El interferómetro de Fabry-Perot (modo de operación y espectroscopia de Fabry-Perot). Aplicaciones de
películas simples y múltiples (tratamiento matemático, recubrimientos antirreflectantes y sistemas periódicos de multicapas.
Aplicaciones de la interferometría (interferencia con luz esparcida, medición de películas delgadas por interferometría de
haces múltiples, el experimento de Michelson-Morley y el interferómetro de Twyman - Green).
4.
Difracción: Condiciones para la difracción. Difracción de Fraunhofer (la rendija única, la doble rendija, rendijas múltiples,
abertura rectangular, abertura circular, resolución de sistemas y la red de difracción). Difracción de Fresnel (propagación libre
de ondas esféricas, la curva de vibración, aberturas circulares, obstáculos circulares y la placa zonal de Fresnel)
UNIDAD Nº 1: Movimiento Ondulatorio
OBJETIVOS TERMINALES:
1. Explicar los fundamentos, características y propiedades del movimiento ondulatorio.
2. Caracterizar los tipos de ondas según el medio en que se propagan, el movimiento relativo a la dirección de propagación, el número de
dimensiones, el perfil, la cantidad física que representan y el movimiento del perfil.
3. Aplicar los diferentes métodos para la superposición de ondas.
4. Llevar a cabo experiencias de laboratorio que reproduzcan distintas clases de movimiento ondulatorio.
5. Valorar los numerosos fenómenos ondulatorios que ocurren a su alrededor.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Realizada
la
lectura
sugerida en grupos de
cinco alumnos, identificar
el movimiento ondulatorio
como uno de los tres
métodos de transmisión de
energía, subrayando en el
material los aspectos más
relevantes.
1.2.
Relacionar
las
características
de
los
movimientos oscilatorios,
discutidas en Física I y
Física II, con las del
movimiento
ondulatorio,
mediante una dinámica de
intervenciones en clase.
1.3. En base a su propia
experiencia
valorar
la
amplia
gama
de
fenómenos físicos que
pueden ser caracterizados
como
movimientos
ondulatorios haciendo una
lista de casos en su
cuaderno de trabajo.
1.4. Definir el concepto de
onda,
a partir de la
observación, comparación
y análisis de ejemplos de
CONTENIDO TEMATICO
ACTIVIDADES
RECURSOS
1.1.
1. Fundamentos y
características
movimiento
ondulatorio.
del
 Exposición
interactiva.
 Retroproyector.
 Transparencias.
 Dinámica de grupo.
 Resortes.
 Métodos de
transmisión de
energía.
 Discusión de
experiencias
 Mapas
conceptuales.
 Cuerda.
 Cubeta de agua.
 Corneta.
 Movimientos
oscilatorios.
 Trabajo en equipos.
 Osciloscopio
 Ejemplificaciones.
 Ondas. Concepto y
ejemplos.
 Demostraciones
experimentales.
 Generador de
frecuencias
 Material impreso:
 Análisis de los
resultados
 Waldron, R. A.
(1968: 2-35).
 Kádomtsev, B y
Rydnik, V. (1984: 768).
EVALUACIÓN
movimiento
ondulatorio
sugeridos por el docente y
los alumnos.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
CONTENIDO TEMATICO
ACTIVIDADES
RECURSOS
EVALUACIÓN
2.1. Describir la función de
onda
de
un
pulso
longitudinal unidimensional
en una cuerda o resorte,
identificando las variables
cinemáticas
más
relevantes,
luego
de
realizadas
las
demostraciones en grupo.
2.2. Identificar los elementos
de una onda unidimensional
armónica en un diagrama,
hecho en su cuaderno, de
lo
observado
en
las
demostraciones, luego de
revisar la página Web
sugerida.
2.3. Después de la explicación
del docente, completar la
tabla de doble entrada para
las relaciones entre los
parámetros o elementos de
una onda.
2.4. Siguiendo
las
pautas
aplicadas por el docente
para la resolución de un
problema que involucre las
relaciones
entre
los
parámetros, presentar por
escrito la solución de los
problemas seleccionados
para cada grupo de cinco
alumnos.
2.5. Dada la explicación del
docente
deducir
la
ecuación
de
onda
unidimensional
y
su
generalización al caso
tridimensional, en una
dinámica
de
intervenciones.
2.6. Habiendo revisado las
características de diversas
coordenadas espaciales,
inferir la ecuación de onda
tridimensional, usando el
operador laplaciano 2 en
 Retroproyector.
2. Propiedades
del
movimiento ondulatorio.
 Función de onda.
Pulso viajero. Onda
armónica.
 Elementos
o
parámetros de una
onda.
 Deducción de la
ecuación de onda
unidimensional.
 Generalización de la
ecuación de onda
tridimensional.
 Exposición oral.
 Transparencias.
 Demostraciones
experimentales.
 Análisis de los
resultados.
 Guía de problemas.
 Interrogatorios.
 Resorte.
 Dinámica de grupo.
 Cuerda.
 Lectura en página
Web.
 Página Web:
 http://www.sc.ehu/...
 http://www.usuarios/...
 Resolución de
problemas.
 Trabajo en equipos.
 El
operador
“laplaciano” 2 en
diferentes sistemas
de coordenadas.
 Formato de tabla de
doble entrada.
 Construcción de
diagramas y dibujos.
 Inferencia.

http://www.colossrv.../...
OBJETIVOS ESPECIFICOS
CONTENIDO TEMATICO
ACTIVIDADES
RECURSOS
EVALUACIÓN
3.1. Definir los tipos de onda de
acuerdo
a
las
clasificaciones presentadas,
luego de hacer la revisión
bibliográfica
correspondiente, mediante
una
dinámica
de
intervenciones en clase.
3.2. Luego de una exposición
por grupos sobre los tipos
de ondas, explicar las
características, ventajas y
limitaciones
de
cada
clasificación,
para
la
descripción
de
los
fenómenos ondulatorios.
3.3. Caracterizar según las
distintas clasificaciones un
conjunto de diez ejemplos
de
perturbaciones
ondulatorias, presentando
un informe escrito en
grupos de cinco alumnos.
3.4. Utilizar la información y las
recomendaciones
discutidas
para
la
elaboración de un cuadro
sinóptico de la clasificación
de las ondas, agregando,
por lo menos, tres ejemplos
de cada clase.
3. Clasificación de las
ondas según:
Las características del
medio
en
que
se
propagan.
- Ondas
mecánicas.
- Ondas
electromagnética
s.
El movimiento relativo de
las partículas del medio
respecto a la dirección de
propagación
de
la
perturbación.
- Ondas
transversales.
- Ondas
longitudinales.
El número de dimensiones
espaciales mínimas para
representarlas.
- Ondas
unidimensionales
- Ondas
bidimensionales
- Ondas
tridimensionales
La forma del perfil de la
onda.
- Ondas
armónicas.
- Ondas
anarmónicas.
La cantidad física que
representa.
- Ondas escalares.
- Ondas
vectoriales.
El movimiento del perfil.
- Ondas
estacionarias
- Ondas viajeras.
 Retroproyector.
 Revisión
bibliográfica.
 Transparencias.
 Exposición de
grupos.
 Formatos de cuadros
sinópticos.
 Ejemplificación.
 Pizarrón
 Dinámica de grupo.
 Material impreso:
 Trabajo de grupos.
 OEA. Programa
Regional de
Desarrollo
Científico y
Tecnológico
(1975:1-85).
 Marín, Fernando.
(1980: 432-456).
 Construcción de
cuadros sinópticos.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
CONTENIDO TEMATICO
ACTIVIDADES
RECURSOS
EVALUACIÓN
 Retroproyector.
4.1. Enunciar el principio de
superposición, escribiendo
una expresión para una
función
de
onda
compuesta, tomando como
referencia la función de
onda y las características
lineales de la ecuación de
onda,
analizadas
con
anterioridad.
4.2. Luego de la explicación del
docente, contrastar las
ventajas y limitaciones de
los métodos para la suma
de ondas de la misma
frecuencia, resolviendo en
grupos de trabajo tres
ejercicios de la guía de
problemas.
4.3. Dado
el
gráfico
correspondiente
a
dos
ondas armónicas de la
misma
frecuencia
propagándose
en
direcciones
opuestas,
analizar las condiciones de
borde para la ecuación de
una onda estacionaria, en
una hoja tipo carta.
4.4. Comparar la velocidad de
fase de una onda simple y
la velocidad de grupo de
ondas
compuestas,
infiriendo su significado
físico, en una dinámica de
grupo.
4.5. Luego de la explicación del
docente, contrastar las
ventajas y limitaciones de
los métodos para la suma
de ondas de distinta
frecuencia, resolviendo en
grupos de trabajo tres
ejercicios de la guía de
problemas.
4. Superposición
Ondas.
de
 Principio de
superposición.
 Suma de ondas de
la misma frecuencia.
-
Método
algebraico.
Método
complejo.
Suma
de
fasores.
Ondas
estacionarias.
 Exposición
interactiva.
 Transparencias.
 Interrogatorios.
 Gráficos.
 Dinámica de grupo.
 Pizarrón
 Ejemplificación.
 Guía de problemas.
 Resolución de
problemas.
 Material impreso:
 Trabajo en equipos.
 Construcción de
diagramas y dibujos.
 Inferencia.
 Suma de ondas de
diferente frecuencia
-
-
Pulsos.
Velocidad
de
grupo.
Ondas periódicas
anarmónicas.
Análisis de
Fourier
Ondas no
periódicas.
Integrales de
Fourier.
 Young, Hugh D.
(1973: 3-124).
 Giancoli, Douglas.
(2001: 644-741)
 http://www.sc.ehu/...

http://www.maloka.org/...
UNIDAD Nº 2: La luz y el espectro electromagnético
OBJETIVOS TERMINALES:
1. Sintetizar la naturaleza dual de la luz, tomando como referencia la evolución histórica de la óptica.
2. Evaluar el significado fundamental de las ecuaciones de Maxwell junto a los diversos experimentos que permiten estimar
razonablemente la velocidad de la luz.
6. Inferir el significado de las diversas cantidades que sirven como expresión de la energía y momentum de ondas electromagnéticas.
7. Caracterizar el espectro electromagnético tomando como criterios la frecuencia, la longitud de onda y la energía.
8. Llevar a cabo experiencias de laboratorio que muestren las características del espectro electromagnético.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Realizadas las lecturas
seleccionadas en grupos
de
cinco
alumnos,
identificar las diferentes
interpretaciones que ha
tenido
la
humanidad
sobre la luz y la visión de
las cosas, exponiendo al
resto de la clase las
conclusiones de cada
grupo mediante un mapa
conceptual.
1.2. Basándose
en
las
conclusiones sobre la
evolución
del
conocimiento
de
los
fenómenos
luminosos,
relacionar
algunos
ejemplos
con
la
naturaleza corpuscular de
la luz, en un informe
escrito.
1.3. Tomando como referencia
las
conclusiones
anteriores,
relacionar
tres
demostraciones
experimentales con la
naturaleza ondulatoria de
CONTENIDO TEMATICO
ACTIVIDADES
1.1.
1. Naturaleza de la luz.
 La luz como un flujo
de partículas. De la
antigua Grecia a la
mecánica cuántica.
 La luz como un tren
de
ondas.
La
polémica
entre
Huygens y Newton.
 La naturaleza dual de
la
luz.
Del
experimento de Young
al efecto fotoeléctrico.
 Lectura dirigida
 Dinámica de grupo.
 Trabajo en equipos
 Exposición oral
.
 Ejemplificaciones.
 Demostraciones
experimentales.
 Análisis de
resultados
 Exposición
interactiva.
RECURSOS





Papel bond.
Marcadores.
Retroproyector.
Transparencias.
Lámpara
incandescente.
 Láser de bolsillo
 Espejo.
 Tanque de líquidos.
 Colorante
 Material impreso:
 Frish, S. y Timoreva,
A. (1973: 9-13)
 Hecht, E. y Zajac, A.
(1986: 1-11)
 Páginas Web:

http://www.ele.ucr.ac.cr/...
EVALUACIÓN
la luz, en un informe
escrito.
1.4. Dadas las conclusiones
del docente y realizada la
consulta a la página Web
sugerida, sintetizar la
naturaleza dual de la luz
en un párrafo de cinco
líneas
OBJETIVOS ESPECIFICOS
CONTENIDO TEMATICO
ACTIVIDADES
RECURSOS
EVALUACIÓN
2.1. Luego de la exposición del
docente,
enunciar
las
cuatro leyes de Maxwell,
escribiéndolas en su forma
integral, relacionadas con
las leyes de Gauss,
Ampere y Faraday, en una
dinámica
de
intervenciones.
2.2. Hecha la lectura dirigida,
valorar las ecuaciones de
Maxwell como la síntesis
del conocimiento de los
fenómenos
electromagnéticos
y
luminosos
acumulados
hasta entonces por la
humanidad, en un párrafo
de cinco líneas en su
cuaderno de trabajo.
2.3. Siguiendo
el
procedimiento del material
recibido
obtener
la
ecuación
de
onda
electromagnética a partir
de la forma diferencial de
las
ecuaciones
de
Maxwell, en una hoja tipo
carta.
2.4. A partir de la ecuación de
onda electromagnética,
obtenida anteriormente,
demostrar
que
la
velocidad de propagación
o fase es igual a c, en su
cuaderno de trabajo.
2.5. Luego de la revisión
bibliográfica
y
las
demostraciones hechas
sobre
los
resultados
experimentales de la
velocidad de la luz,
evaluar su coincidencia
con el obtenido en las
ecuaciones de Maxwell
para todas las ondas
electromagnéticas, en su
2. Las leyes básicas del
electromagnetismo.
 Las ecuaciones de
Maxwell y las ondas
electromagnéticas.
- Ley de inducción
de Faraday.
- Ley de Gauss –
eléctrica.
- Ley de Gauss –
magnética
- Ley de Ampere.
- Ley de Ampere –
Maxwell.
- Ecuaciones
diferenciales de
Maxwell.
 La ecuación de onda
electromagnética.
 Ondas
electromagnéticas y la
velocidad de la luz (c).
 Experimentos clásicos
para estimar el valor
de la luz.
- Experimento
de
Galileo Galilei.
- Medición de Olaf
Römer.
- Experimento de de
Armand Fizeau.
- Experimento de Jean
Foucalt.
- Observaciones
deJames Bradley.
- La prueba final: El
experimento
de
Michelson.
 Retroproyector.
 Exposición oral.
 Transparencias.
 Lecturas dirigidas.
 Pizarrón.
 Dinámica de grupo.
 Demostraciones
matemáticas
 Equipos para el
experimento de
Fizeau.
 Demostraciones
experimentales.
 Interferómetro de
Michelson.
 Análisis de
resultados.
 Material impreso:
 Inferencia.
 Tipler, Paul A. (
1990)
 Van Heel, A. C. y
Velzel, C. H. (1968)
 Orear, Jay. (1971)
OBJETIVOS ESPECIFICOS
CONTENIDO TEMATICO
ACTIVIDADES
RECURSOS
EVALUACIÓN
3.1. Hecha la exposición del
docente,
conceptualizar
las diferentes cantidades
usadas para expresar la
energía y el momentum
transportados
por
las
ondas electromagnéticas,
en su cuaderno de trabajo.
3. Energía y momentum
en
ondas
electromagnéticas.
3.2. Siguiendo
el
procedimiento
sugerido,
deducir una expresión
analítica para el flujo de
energía a partir del vector
de Pointing de una onda
electromagnética plana, en
una hoja tipo carta.
 Potencia o irradiancia.
3.3. Dadas las ecuaciones
correspondientes, analizar
el significado físico de la
densidad de energía, el
flujo de energía, el flujo de
momentum, la presión de
radiación,
el
flujo
luminoso, la intensidad
luminosa y la iluminación,
haciendo
un
cuadro
comparativo que incluya
las unidades de medida.
3.4. Siguiendo
los
procedimientos aplicados
por el docente para la
resolución de problemas
que
involucren
las
cantidades usadas para
expresar la energía y el
momentum
de
ondas
electromagnéticas,
presentar por escrito la
solución de los problemas
seleccionados para cada
grupo de cinco alumnos.
 Densidad de energía.
 Flujo de energía
vector de Pointing.
y
 Flujo de momentum y
presión de radiación.
 Retroproyector.
 Exposición
interactiva.
 Transparencias.
 Interrogatorios.
 Pizarrón.
 Ejemplificación.
 Guía de problemas.
 Dinámica de grupo.
 Material impreso:
 Trabajo de grupos.
 PSSC. (1970 )
 Shortley, G. y
Williams, D. (1976)
 Marín, Fernando.
(1980)
 Resolución de
problemas.
 Flujo luminoso
 Inferencia.
 Brillo,
saturación
matiz,
 Intensidad luminosa.
 Iluminación.
 Construcción de
cuadros
comparativos.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
CONTENIDO TEMATICO
ACTIVIDADES
RECURSOS
EVALUACIÓN
4.1. Observando la dispersión
de luz blanca en una
pantalla producida por un
prisma y comparándolos
con los colores del arco
iris, identificar los colores
percibidos por el ojo
humano como parte del
espectro visible de la luz,
en un diagrama del
informe escrito.
4.2. Luego de la demostración
con cristales transparentes
de colores, predecir la
coloración de la luz
transmitida, mencionando
los criterios aplicados, en
el informe escrito.
4.3. Luego de la demostración
con luces y pinturas de
colores,
predecir
la
coloración de la luz
combinada, mencionando
los criterios aplicados, en
el informe
4.4. Hecha la exposición del
docente y consultada la
página Web sugerida,
identificar la existencia y la
importancia
de
ondas
electromagnéticas de alta
y baja frecuencia no
visibles
para
el
ojo
humano, en una hoja tipo
carta.
4.5. Construir
un
cuadro
sinóptico caracterizando el
espectro electromagnético,
usando como criterios la
frecuencia, la longitud de
onda y la energía.
4.6. Dada
la
revisión
bibliográfica, analizar el
comportamiento de la luz
al interactuar con cuerpos
opacos y transparentes,
relacionando el índice de
 Retroproyector.
4.
El
espectro
electromagnético.
 El espectro visible de
la luz.
- Los colores del
arco iris.
- Absorción
de
colores.
- Adición de colores.
 Exposición
interactiva.
 Mapas
conceptuales.
 Transparencias.
 Lámparas.
 Prisma dispersor.
 Interrogatorios.
 Pantalla.
 Dinámica de grupo.
 Papel de colores.
 Ejemplificación.
 El espectro
electromagnético
invisible.
- Ondas
de
alta
frecuencia.
Aplicaciones.
- Ondas de baja
frecuencia.
- Radio y televisión.
 Ondas
electromagnéticas en
la materia.
- Materiales opacos,
traslúci-dos
y
transparentes.
- Velocidad de la luz
en
medios
dieléctricos.
- Índice de refracción
 Cristales de colores.
 Demostraciones
experimentales.
 Análisis de los
resultados
 Temperas o pinturas
 Papel bond
 Guía de problemas.
 Construcción de
cuadro sinóptico.
 Inferencia.
 Material impreso:
 Sears y otros.
(1999b)
 Perelman, Y.
(1975a).
 Página Web:

http://www.istp.gsfc.../...

http://www.arturosoria../...
UNIDAD Nº 3: La propagación de la luz y la óptica geométrica
OBJETIVOS TERMINALES:
1. Deducir y aplicar las leyes fundamentales de la propagación de la luz a partir de las interpretaciones de Huygens, el principio de Fermat,
el teorema de Malus-Dupin y la teoría fotónica.
2. Deducir e interpretar las ecuaciones de Fresnel tomando como referencia el tratamiento electromagnético de la propagación de la luz.
3. Relacionar el ángulo crítico para la reflexión interna total y el índice de refracción de una sustancia.
4. Aplicar las técnicas del trazado de rayos en la resolución de sistemas ópticos simples.
5. Llevar a cabo experiencias de laboratorio que reproduzcan las leyes de propagación de la luz en sistemas ópticos simples.
6. Analizar el funcionamiento de sistemas ópticos complejos.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
1.1. Después de la explicación
del docente enunciar los
principios y teoremas que
conducen a la deducción
de las leyes de refracción
y
reflexión,
en
su
cuaderno de trabajo.
1.2. Realizadas las lecturas
sugeridas en grupos de
cinco alumnos, explicar al
resto
de
la
clase,
mediante diagramas y
ecuaciones las leyes de
propagación de la luz, a
partir de uno de los
diferentes principios y
teoremas.
1.3. Aplicar
los
procedimientos
usados
por el docente para la
resolución de problemas
de
propagación,
presentando por escrito la
solución de los problemas
seleccionados para cada
grupo de cinco alumnos.
1.4. Hechas
las
demostraciones
experimentales
y
CONTENIDO TEMATICO
1.
Las
leyes
fundamentales de la
propagación de la luz.

El
principio
de
Huygens y la deducción
de las leyes de reflexión
y refracción usando el
concepto de frentes de
onda.

El teorema de Malus
y Dupin y la deducción de
las leyes de reflexión y
refracción
usando
el
concepto de rayos de luz.

El
principio
de
Fermat y la deducción de
las leyes de reflexión y
refracción
usando
el
concepto de la longitud
de camino óptico.

Los fotones y las
leyes de reflexión y
refracción

Deflexión de un haz
luminoso en un medio no
homogéneo
ACTIVIDADES
 Exposición
interactiva.
 Mapas
conceptuales.
 Lectura dirigida
 Dinámica de grupo.
RECURSOS
 Retroproyector.
 Transparencias.
 Lámpara
incandescente.
 Láser de bolsillo
 Espejos.
 Vidrios de colores.
 Tanque de líquidos.
 Azúcar.
 Colorante.
 Guía de problemas.
 Trabajo en equipos .
 Material impreso:
 Construcción de
diagramas.
.
 Ejemplificaciones.
 Demostraciones
experimentales.
 Análisis de
resultados
 Tippens, Paul E.
(2001)
 Young, Hugh D.
(1973)
 Van Heel, A. C. y
Velzel, C. H. (1968)
 Páginas Web:
 http:/www.óptica….
EVALUACIÓN
consultadas las páginas
Web
sugeridas,
interpretar los fenómenos
de reflexión, refracción y
deflexión (espejismos) en
un informe escrito.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
CONTENIDO TEMATICO
ACTIVIDADES
RECURSOS
EVALUACIÓN
2.1. Luego de la exposición
con
diagramas
del
docente,
explicar
el
comportamiento de una
onda electromagnética en
una interfase encontrando
la ley de reflexión y la ley
de Snell, en su cuaderno
de trabajo.
2.2. Realizadas las lecturas
sugeridas en grupos de
cinco alumnos, explicar al
resto de la clase, mediante
diagramas y ecuaciones la
deducción
de
las
ecuaciones de Fresnel.
2.3. Luego de la exposición del
docente, interpretar las
ecuaciones de Fresnel,
escribiendo las relaciones
de los coeficientes de
amplitud, corrimientos de
fase y parámetros de
reflactancia
y
transmitancia, apoyándose
en los diagramas del
material suministrado, en
una hoja carta.
2.4. Aplicar los procedimientos
usados por el docente
para la resolución de
problemas de propagación
con las ecuaciones de
Fresnel, presentando por
escrito la solución de los
problemas seleccionados
para cada grupo de cinco
alumnos.
2.5. Hechas
la
revisión
bibliográfica
y
las
demostraciones
experimentales en grupos
de cinco alumnos, inferir
las condiciones para que
se produzca la reflexión
total interna y la reflexión
total interna frustrada, en
 Retroproyector.
2.
Tratamiento
electromagnético.
 Exposición oral.
 Transparencias.
 Lecturas dirigidas.
 Comportamiento
de
las
ondas
electromagnéticas en
una interfase de dos
materiales dieléctricos.
 Deducción
ecuaciones
Fresnel.
de
las
de
 Interpretación de las
ecuaciones
de
Fresnel.
-
Coeficientes
de
amplitud
Corrimientos
de
fase
Reflactancia
y
trasmitancia
 Reflexión total interna.
-
Reflexión
total
interna
Angulo crítico
Reflexión
total
interna frustrada.
 Pizarrón.
 Dinámica de grupo.
 Diagramas.
 Construcción de
diagramas.
 Demostraciones
matemáticas.
 Láser de bolsillo.
 Prisma reflector.
 Fibra óptica.
 Resolución de
problemas.
 Demostraciones
experimentales.
 Análisis de
resultados.
 Inferencia.
 Tablas de datos.
 Material impreso:
 Hecht, E. y Zajac,
A. (1986)
 Tipler, Paul A.
(1990)
 Giancoli, Douglas.
(2001)
OBJETIVOS ESPECIFICOS
CONTENIDO TEMATICO
ACTIVIDADES
RECURSOS
EVALUACIÓN
3.1. Después de la explicación
del docente, analizar el
trazado de rayos en
interfases
asféricas
y
esféricas, señalando las
ecuaciones geométricas y
ópticas correspondientes,
en hojas tipo carta.
3.2. Tomando como referencia
la bibliografía sugerida,
analizar las clases de
lentes
delgadas,
diafragmas, espejos y
prismas, de acuerdo a la
forma de sus interfases y a
sus características ópticas,
elaborando
cuadros
comparativos.
3.3. Siguiendo
el
procedimiento sugerido y
utilizando diagramas de
rayos, deducir las fórmulas
gaussiana y newtoniana
de
los
lentes,
las
expresiones
para
la
abertura
relativa
de
diafragmas y pupilas y las
fórmulas de los espejos y
prismas, en hojas tipo
carta.
3.4. Aplicar los procedimientos
usados por el docente
para la resolución de
problemas
usando
el
trazado
de
rayos,
presentando por escrito la
solución de los problemas
seleccionados para cada
grupo de cinco alumnos.
3.5. Demostrar
experimentalmente
en
grupos de cinco alumnos,
los resultados obtenidos
en la resolución de los
problemas
asignados,
realizando el montaje de
los equipos en el salón de
 Retroproyector.
3. Óptica geométrica.
 Espejos.
- Espejos planos.
- Espejos asféricos
(parabólicos,
elípticos)
- Espejos esféricos
- Fórmula de los
espejos.
 Lentes y diagramas de
rayos.
- Superficies
asféricas (óvalos,
elipses, hipérboles)
- Superficies
esféricas.
- Lentes delgadas.
Tipos.
- Fórmula gaussiana
y forma newtoniana
de los lentes.
 Diafragmas.
- Diafragmas
de
campo y aberturas.
- Pupilas de entrada
y salida.
- Abertura relativa.
 Prismas
- Prismas
dispersores.
- Prismas
reflectores.
- Fibras ópticas.
 Exposición
interactiva.
 Interrogatorios.
 Ejemplificación.
 Dinámica de grupo.
 Construcción de
cuadros
comparativos.
 Trazado de
diagramas de rayos.
 Demostraciones
geométricas y
matemáticas.
 Transparencias.
 Pizarrón, tiza o
marcadores de
colores.
 Escuadras y
compás para
pizarrón.
 Banco óptico
(lentes, espejos,
prismas,
diafragmas, pupilas,
rieles, soportes,
pantallas, etc..)
 Láser o lámpara de
mercurio o sodio.
 Trabajo de grupos.
 Guía de problemas.
 Resolución de
problemas.
 Demostraciones
experimentales.
 Análisis de
resultados.
 Inferencia.
 Material impreso:
 Efron, Alexander
(1971)
 Graham Smith, F.
y Thompson, J. H.
(1979)
 Rossi, Bruno.
(1973)
OBJETIVOS ESPECIFICOS
CONTENIDO TEMATICO
ACTIVIDADES
RECURSOS
EVALUACIÓN
 Retroproyector.
4.1. Hecha
la
exposición
interactiva, analizar la
estructura
y
funcionamiento del ojo
humano, contrastando en
un
diagrama
las
diferencias y semejanzas
con un sistema óptico
simple constituido por
lentes, diafragmas, pupilas
y pantalla.
4.2. Luego de la explicación
del docente sobre los
defectos visuales, inferir
los métodos de corrección
con
anteojos,
mencionando los criterios
aplicados.
4.3. Realizada
la
demostración con lentes
de aumento y oculares
incluyendo el diagrama de
rayos,
explicar
el
funcionamiento de lupas y
anteojos para la presbicia,
mencionando los criterios
aplicados.
4.4. Dada
la
revisión
bibliográfica y consultadas
las páginas Web, analizar
la
estructura
y
funcionamiento
del
microscopio simple, el
microscopio compuesto, el
telescopio refractor, el
telescopio reflector y la
cámara
fotográfica,
presentando
una
exposición
e
informe
escrito
que
incluya
gráficos,
diagramas y/o
fotografías, en grupos de
cinco alumnos.
4.
Sistemas
complejos.
ópticos
 Exposición
interactiva.
 El ojo humano.
Estructura y
funcionamiento.
 Interrogatorios.
 Anteojos y corrección
de defectos visuales.
 Ejemplificación.
 Lentes de aumento y
oculares.
 El microscopio simple.
 El microscopio
compuesto.
 Dinámica de grupo.
 Demostraciones
experimentales.
 Transparencias.
 Anteojos correctivos
de miopía,
hipermetropía y
astigmatismo.
 Lupas y lentes
oculares.
 Microscopios.
 Análisis de los
resultados.
 Trabajos en grupo.
 Telescopio refractor
 Cámara fotográfica
desarmada.
 Inferencia.
 El telescopio refractor.
 Material impreso:
 El telescopio reflector.
 Tippens, Paul E.
(2001)
 Hecht, E. y Zajac,
A. (1986)
 La cámara fotográfica.
 Página Web:
 http:/www.óptica….
UNIDAD Nº 4: Polarización de la luz
OBJETIVOS TERMINALES:
1. Analizar las clases de luz polarizada a partir de la naturaleza ondulatoria de la luz.
2. Caracterizar los mecanismos polarizantes y las clases de polarizadores lineales.
3. Diseñar polarizadores circulares mediante la combinación de polarizadores lineales y retardadores, aplicando la ley de Malus.
4. Aplicar las técnicas matriciales para la resolución de sistemas complejos de polarizadores y retardadores.
5. Llevar a cabo experiencias de laboratorio que reproduzcan distintas clases de polarización de la luz y la actividad óptica.
6. Valorar las numerosas aplicaciones prácticas de los fenómenos de polarización de la luz.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
1.1.
Después
de
la
explicación del docente,
analizar las clases de luz
polarizada,
agrupándolas según las
características del vector
de campo eléctrico, en
su cuaderno de trabajo.
1.2. Realizadas las lecturas
sugeridas en grupos de
cinco alumnos, explicar
al resto de la clase,
mediante diagramas y
ecuaciones,
las
funciones de onda del
vector E para cada uno
de las diferentes clases
de luz polarizada.
1.3. Aplicar
los
procedimientos usados
por el docente para la
resolución de problemas
de funciones de onda
polarizadas,
presentando por escrito
la solución de los
problemas
CONTENIDO TEMATICO
ACTIVIDADES
lineal
 Mapas
conceptuales.
lineal
 Lectura dirigida
 Retroproyector.
 Transparencias.
 Lámpara
incandescente.
 Láser de bolsillo
 Polaroides.
 Guía de
problemas.
 Dinámica de grupo.
 Material impreso:
 Trabajo en equipos .
 Shurcliff, W y
Ballard, S. (1968)
 Serway,
Raymond. (1994)
 Hecht, E. y Zajac,
A. (1986)
 Exposición
interactiva.
1. Luz polarizada.
 Luz linealmente polarizada.
- Polarización
positiva
- Polarización
negativa
 Luz
circularmente
polarizada.
- Polarización circular
derecha
- Polarización
circular
izquierda
 Luz
polarizada.
RECURSOS
 Construcción de
diagramas.
.
 Ejemplificaciones.
elípticamente
 Luz no polarizada y luz
natural
 Demostraciones
experimentales.
 Análisis de
resultados.
 Inferencia.
EVALUACIÓN
seleccionados para cada
grupo de cinco alumnos.
1.4. Hechas
las
demostraciones
experimentales,
interpretar
las
diferencias entre la luz
natural
y
la
luz
polarizada,
en
un
informe escrito.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
CONTENIDO TEMATICO
ACTIVIDADES
RECURSOS
EVALUACIÓN
Luego de la exposición del
docente, las lecturas sugeridas y
las
demostraciones
experimentales
correspondientes:
2.1. Describir
los
cuatro
métodos de polarización
para
obtener
luz
polarizada
linealmente,
en un breve resumen en
su cuaderno de trabajo.
2.2. Clasificar
los
polarizadores dicroicos,
elaborando un cuadro
comparativo
con
las
características, ventajas y
limitaciones, en una hoja
tipo carta.
2.3. Clasificar
los
polarizadores
birrefringentes,
elaborando un cuadro
comparativo
con
las
características, ventajas y
limitaciones, en una hoja
tipo carta.
2.4. Explicar porqué el cielo
es azul, a partir de los
fenómenos
de
esparcimiento
y
dispersión de la luz, en
una hoja tipo carta.
2.5. Deducir
la
ley
de
Brewster a partir de la ley
de Snell en una interfase
aire - pila de placas,
haciendo la demostración
experimental, con informe
escrito, en grupos de
cinco alumnos.
2.6. Aplicar
los
procedimientos
usados
por el docente para la
resolución de problemas
con
polarizadores
lineales, presentando por
escrito la solución de los
problemas seleccionados
 Retroproyector.
 Exposición oral.
2. Polarizadores
 Transparencias.
 Polarizadores dicroicos o
por absorción selectiva.
 Lecturas dirigidas.
 Pizarrón.
 Dinámica de grupo.
-
 Diagramas.
Rejilla de alambre.
Cristales dicroicos.
Polaroides.
 Construcción de
diagramas.
 Polarizadores
birrefringentes.
 Demostraciones
matemáticas.
 Banco óptico.
 Láser de bolsillo.
 Lámpara de sodio.
-
Cristales de calcita.
El prisma de Nicol.
El prisma Glan-Foucalt.
El
prisma
GlanThompson.
El prisma Wollaston.
 Polarización por dispersión.
-
Esparcimiento
dispersión
y
 Resolución de
problemas.
 Demostraciones
experimentales.
 Polaroides.
 Cristal de calcita
 Prisma de Nicol.
 Análisis de
resultados.
 Prisma
Foucalt.
Glan-
 Prisma
Thompson.
Glan-
 Inferencia.
 Polarización por reflexión.
 Prisma Wollaston.
- La ley de Brewster.
- Polarizador pila de placas.
 Portaobjetos
(placas de vidrio)
 Guía
de
problemas.
 Material impreso:
 Lobo, Hebert.
(2001)
 Van Heel, A. C. y
Velzel, C. H.
(1968)
OBJETIVOS ESPECIFICOS
CONTENIDO TEMATICO
ACTIVIDADES
RECURSOS
EVALUACIÓN
Luego de la exposición
del docente,
las lecturas
sugeridas
y
las
demostraciones
experimentales
correspondientes:
3.1. Demostrar que la ley de
Malus indica si un
sistema es o no en
realidad un polarizador
lineal, en un breve
resumen en su cuaderno
de trabajo.
3.2. Clasificar los elementos
retardadores, elaborando
un cuadro comparativo
con las características,
ventajas y limitaciones,
en una hoja tipo carta.
3.3. Diseñar
polarizadores
circulares,
combinando
polarizadores
y
retardadores,
haciendo
una
demostración
experimental, en grupos
de cinco alumnos.
3.4. Explicar porqué una hoja
arrugada de celofán,
entre
dos
polaroides
iluminados por luz blanca,
produce un patrón de
colores de interferencia,
en una hoja tipo carta.
3.5. Explicar
la
actividad
óptica
de
algunas
sustancias
como
el
cuarzo y el azúcar diluida
en agua, mediante una
demostración
experimental, en grupos
de cinco alumnos.
3.6.Aplicar los procedimientos
usados por el docente
para la resolución de
problemas
con
polarizadores
lineales,
presentando por escrito la
 Retroproyector.
3.
Retardadores
y
polarizadores circulares.
 La ley de Malus y la
transmisión
de
luz
polarizada a través de un
polarizador.
 Exposición
interactiva.
 Transparencias.
 Interrogatorios.
 Pizarrón.
 Ejemplificación.
 Diagramas.
 Dinámica de grupo.
 Banco óptico.
 Construcción de
cuadros
comparativos.
 Láser de bolsillo.
 Demostraciones
matemáticas.
 Polaroides.
 Elementos retardadores.
-
Lámina
de
onda
completa.
Lámina de media onda.
Lámina de cuarto de
onda
El rombo de Fresnel.
Compensadores.
 Polarizadores circulares.
 Lámpara de sodio.
 Trabajo de grupos.
 Láminas
retardadoras.
 Resolución de
problemas.
 Compensador de
Babinet.
 Demostraciones
experimentales.
 Papel celofán.
 Colores de interferencia.
 Actividad óptica.
 Cristal de cuarzo.
 Análisis de
resultados.
 Tanque
líquidos.
de
 Inferencia.
 Azúcar.
 Guía
problemas.
de
 Material impreso:
 Alonso M. y
Finn, E. (1976)
 Fishbane, Paul y
otros. (1994)
OBJETIVOS ESPECIFICOS
CONTENIDO TEMATICO
4.1. Hecha
la
exposición
interactiva, escribir los
parámetros de Stokes y
los vectores de Jones,
elaborando una tabla
para los estados de
polarización
más
importantes.
4. Descripción matemática de
la
polarización
y
aplicaciones de la luz
polarizada
ACTIVIDADES
RECURSOS
 Retroproyector.
4.2. Hecha
la
exposición
interactiva, escribir las
matrices de Jones y
Mueller, elaborando una
tabla para los elementos
ópticos (polarizadores y
retardadores)
más
importantes.
 Exposición
interactiva.
 Transparencias.
 Interrogatorios.
 Material impreso:
 Los parámetros de Stokes.
 Dinámica de grupo.
 Los vectores de Jones.
 Resolución de
problemas.
 Shurcliff, W y
Ballard, S. (1968)
 Serway,
Raymond. (1994)
 Hecht, E. y Zajac,
A. (1986)
 Las matrices de Jones y
Mueller.
 .Foto elasticidad o
birrefringencia de esfuerzo.
 Lentes y faros polarizados.
 El polarímetro.
4.3. Aplicar
los
procedimientos
usados
por el docente para la
resolución de sistemas
complejos
usando
técnicas
matriciales,
presentando por escrito la
solución de los problemas
seleccionados para cada
grupo de cinco alumnos.
4.4. Dada
la
revisión
bibliográfica
y
consultadas las páginas
Web,
analizar
las
aplicaciones de la luz
polarizada, presentando
una exposición e informe
escrito, en grupos de
cinco alumnos.
 El efecto Faraday
 Los efectos Kerr y Pockels
 Ejemplificación.
 Trabajos en grupo.
 Páginas Web:
 http://amsac.com...

http://www.istp.gsfc.

http://www.arturosor

http://acacia.pntic..
EVALUACIÓN
UNIDAD Nº 5: Interferencia y Difracción
OBJETIVOS TERMINALES:
1. Analizar las condiciones para la observación del fenómeno de interferencia de la luz y evaluarlas en películas delgadas.
2. Explicar el funcionamiento de las diferentes clases de interferómetros.
3. Valorar las numerosas aplicaciones prácticas de la interferometría.
4. Explicar el fenómeno de difracción de la luz en diversas condiciones.
5. Llevar a cabo experiencias de laboratorio que reproduzcan distintos patrones de interferencia y difracción.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
1.1. Después
de
la
explicación del docente,
analizar las condiciones
necesarias para producir
patrones
de
interferencia, elaborando
una lista en su cuaderno
de trabajo.
1.2. Realizadas las lecturas
sugeridas en grupos de
cinco alumnos, explicar
al resto de la clase,
mediante diagramas y
ecuaciones,
la
producción
de
diferentes franjas de
interferencia en películas
delgadas.
1.3. Aplicar
los
procedimientos usados
por el docente para la
resolución de problemas
de
interferencia
en
películas
delgadas,
presentando por escrito
la solución de los
problemas
seleccionados para cada
grupo de cinco alumnos.
1.4. Hechas
las
demostraciones
CONTENIDO TEMATICO
ACTIVIDADES
RECURSOS
 Retroproyector.
1. Interferencia en películas
delgadas.
 Condiciones
interferencia.
 Franjas
inclinación
para
de
la
igual
 Exposición
interactiva.
 Transparencias.
 Mapas
conceptuales.
 Lámpara
incandescente.
 Lectura dirigida
 Láser de bolsillo.
 Dinámica de grupo.
 Láminas de vidrio.
 Trabajo en equipos .
 Jabón.
 Construcción de
diagramas.
.
 Ejemplificaciones.
 Lentes.
 Franjas de igual espesor.
 Los anillos de Newton.
 Pantalla.
 Guía de problemas.
 Resolución de
problemas.
 Demostraciones
experimentales.
 Análisis de
resultados.
 Inferencia.
 Material impreso:
 Alonso M. y Finn,
E. (1976)
 Fishbane, Paul y
otros. (1994)
 Página Web:
 http://acacia.pntic…
EVALUACIÓN
experimentales
y
consultada la página
Web
sugerida,
interpretar
las
los
patrones
de
interferencias en placas
de vidrio, pompas de
jabón y los anillos de
Newton, en un informe
escrito.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
CONTENIDO TEMATICO
ACTIVIDADES
RECURSOS
EVALUACIÓN
Luego de la exposición
del docente,
las lecturas
sugeridas
y
las
demostraciones
experimentales
correspondientes:
2.1. Describir
los
dos
métodos por división del
mismo haz luminoso para
obtener
patrones
de
interferencia, en un breve
resumen en su cuaderno
de trabajo.
2.2. Clasificar
los
interferómetros
por
división de frente onda,
elaborando, en equipos
de cinco alumnos, un
cuadro comparativo con
las
características,
ventajas y limitaciones,
en cuatro hojas tipo carta.
2.3. Clasificar
los
interferómetros
por
división
de
amplitud,
elaborando, en equipos
de cinco alumnos, un
cuadro comparativo con
las
características,
ventajas y limitaciones,
en cuatro hojas tipo carta.
2.4. Aplicar
los
procedimientos
usados
por el docente para la
resolución de problemas
de
interferencia,
presentando por escrito la
solución de los problemas
seleccionados para cada
grupo de cinco alumnos.
2.5. Obtener
patrones
de
interferencia
para
diversas fuentes de luz,
en el experimento de
Young y el biprisma de
Fresnel y el espejo de
Lloyd, en grupos de cinco
 Retroproyector.
 Exposición oral.
2. Interferómetros
 Transparencias.
 Interferencia por división
de frente de onda.
 Lecturas dirigidas.
 Pizarrón.
 Dinámica de grupo.
-
El
experimento
de
Young.
El espejo doble de
Fresnel.
El biprisma de Fresnel.
El espejo de Lloyd.
 Diagramas.
 Construcción de
diagramas.
 Demostraciones
matemáticas.
 Banco óptico.
 Láser He-Ne.
 Fuentes de Poder.
 Interferencia por división
de amplitud.
 Resolución de
problemas.
-
 Demostraciones
experimentales.
-
El interferómetro
Michelson.
El interferómetro
Mach-Zehnder.
Interferómetro
Sagnac.
Franjas de Pohl.
de
 Biprisma de Fresnel.
de
de
 Lámparas de sodio,
mercurio, xenón,
argón.
 Análisis de
resultados.
 Espejo de Lloyd.
 Inferencia.
 Guía de problemas.
 Material impreso:
 Tippens, Paul E.
(2000)
 Tipler, Paul A. (
1990)
 Sears y otros.
(1999b)
 Hecht, E. y Zajac,
A. (1986)
OBJETIVOS ESPECIFICOS
CONTENIDO TEMATICO
ACTIVIDADES
RECURSOS
 Retroproyector.
3.1. Luego de la exposición
del docente, las lecturas
seleccionadas
y
las
consultas a las páginas
Web sugeridas:, analizar
las aplicaciones de la
interferencia
y
la
interferometría,
presentando cada caso
en una exposición e
informe escrito, en grupos
de cinco alumnos.
3. Interferometría.
 El
interferómetro
de
Fabry-Perot.
- Modo de operación.
- Espectroscopía
de
Fabry-Perot.
 Aplicaciones de películas
simples y múltiples.
- Tratamiento
matemático.
- Recubrimientos
antirreflectantes.
- Sistemas periódicos
de multicapas.
 Exposición
interactiva.
 Transparencias.
 Ejemplificación.
 Pizarrón.
 Dinámica de grupo.
 Diagramas.
 Demostraciones
matemáticas.
 Material impreso:
 Trabajo de grupos.
 Hecht, E. y Zajac,
A. (1986)
 Giancoli, Douglas.
(2001)
 Stolberg, R. y
Fitch, F. (1976)
 Página Web:
 Aplicaciones
de
interferometría.
-
-
la
Interferencia con luz
esparcida.
Medición de películas
delgadas
por
interferometría
de
haces múltiples.
El experimento de
Michelson-Morley.
El Interferómetro de
Twyman-Green.

http://library.thinkquest...
 http://acacia.pntic...
EVALUACIÓN
OBJETIVOS ESPECIFICOS
CONTENIDO TEMATICO
ACTIVIDADES
RECURSOS
EVALUACIÓN
Luego de la exposición del
docente,
las
lecturas
sugeridas
y
las
demostraciones
experimentales
correspondientes:
 Retroproyector.
 Exposición oral.
4. Difracción.
 Transparencias.
 Condiciones
difracción.
para
la
 Lecturas dirigidas.
 Pizarrón.
 Dinámica de grupo.
 Difracción de Fraunhofer.
4.1. Analizar las condiciones
necesarias para producir
patrones de difracción,
elaborando una lista en
su cuaderno de trabajo.
4.2. Clasificar
los tipos de
difracción, elaborando un
cuadro comparativo con
semejanzas y diferencias,
en una hoja tipo carta.
-
La rendija única.
La doble rendija.
Rendijas múltiples.
Abertura rectangular.
Abertura circular.
Resolución
de
sistemas.
La red de difracción.
 Difracción de Fresnel.
 Diagramas.
 Construcción de
diagramas.
 Construcción de
cuadros sinópticos.
 Banco óptico.
 Láser He-Ne.
 Fuentes de Poder.
 Demostraciones
matemáticas.
 Resolución de
problemas.
 Lámparas de sodio,
mercurio, xenón,
argón.
 Biprisma de Fresnel.
4.3. Analizar los diagramas y
ecuaciones
correspondientes a los
distintos patrones de
Difracción de Fraunhofer
y Fresnel, elaborando
cuadros sinópticos en su
cuaderno de trabajo.
4.4. Aplicar
los
procedimientos
usados
por el docente para la
resolución de problemas
de
difracción,
presentando por escrito la
solución de los problemas
seleccionados para cada
grupo de cinco alumnos.
4.5. Obtener
patrones
de
interferencia
para
diversas
aberturas,
obstáculos y fuentes de
luz en grupos de cinco
alumnos, haciendo los
montajes
en
el
laboratorio.
-
Propagación libre de
ondas esféricas.
La curva de vibración.
Aberturas circulares.
Obstáculos
circulares.
La placa zonal de
Fresnel
 Demostraciones
experimentales.
 Análisis de
resultados.
 Espejo de Lloyd.
 Guía de problemas.
 Material impreso:
 Inferencia.
 Prat, Roland.
(1969)
 Pentz, M. J. y
otros. (1974)
 Graham Smith, F. y
Thompson, J. H.
(1979).
 Hecht, E. y Zajac,
A. (1986)
 Giancoli, Douglas.
(2001)
CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
UNIDADES
SEMANAS
HORAS
INTRODUCCIÓN
UNA (01)
5 HORAS
UNIDAD 1: MOVIMIENTO ONDULATORIO
- Fundamentos y características del movimiento ondulatorio
Propiedades del movimiento ondulatorio
Clasificación de las ondas
Superposición de Ondas
TRES (03)
15 HORAS
TRES (03)
15 HORAS
TRES (03)
15 HORAS
TRES (03)
15 HORAS
TRES (03)
15 HORAS
DIECISEIS (16)
80 HORAS
UNIDAD 2: LA LUZ Y EL ESPECTRO ELECTROMAGNETICO
Naturaleza de la luz
Las leyes básicas del electromagnetismo
Energía y momentum en ondas electromagnéticas
El espectro electromagnético
UNIDAD 3: LA PROPAGACION DE LA LUZ Y LA OPTICA GEOMETRICA
Las leyes fundamentales de la propagación de la luz
Tratamiento electromagnético
Óptica geométrica
Sistemas ópticos complejos
UNIDAD 4: POLARIZACION DE LA LUZ
Luz polarizada
Polarizadores
Retardadores y polarizadores circulares
Descripción matemática de la polarización y aplicaciones de la luz polarizada
UNIDAD 5: INTERFERENCIA Y DIFRACCION
Interferencia en películas delgadas
Interferómetros
Interferometría
Difracción
TOTAL
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