Óptica con agujeros - Explora la ciencia

Óptica con agujeros
SOMBRAS E IMÁGENES CON AGUJEROS
AGUJEROS DE AUMENTO
PROFESORES:
FRANCISCO BARRADAS SOLAS
VICTORIA DE MINGO DÍEZ
MARÍA JESÚS RODRÍGUEZ GONZÁLEZ
NIVELES:
ESO
Y BACHILLERATO
CENTRO:
I.E.S. LA ARBOLEDA
JUSTIFICACIÓN Y OBJETIVOS
A menudo, el estudio de la óptica geométrica resulta –tanto para los alumnos como para los profesores– aburrido y con poco sentido físico. Para intentar remediarlo, proponemos una vía no tradicional de acercamiento al modelo de rayos de luz (usando agujeros “grandes”) y, desde él, a la
formación de imágenes en la óptica geométrica (con agujeros “medianos”). Los agujeros “pequeños” nos servirán para mostrar los límites del modelo, y los “muy pequeños”, para obtener figuras
de difracción y constatar, así, que la física sigue “creciendo”.
SOMBRAS E IMÁGENES CON AGUJEROS
Material necesario
• Una plantilla de agujeros de distintas formas y
tamaños (desde unos cuantos centímetros hasta
uno de alfiler) en cartulina negra, una fuente intensa de luz (el sol, un proyector de diapositivas, una
bombilla potente...). También merece la pena
hacerse con la caja de cartón del embalaje de un
frigorífico y una pantalla de papel vegetal (montada, por comodidad, en un marco de cartón).
Aplicación didáctica
En un día soleado, coloca la plantilla más o menos
perpendicular a los rayos del sol y cercana al suelo.
Observa la forma de las zonas iluminadas y gira la
cartulina. Repite las observaciones unas cuantas
veces alejando la plantilla del suelo hasta un par de
metros de distancia. ¿Por qué sucede lo que sucede? Te daremos más pistas:
Haz ahora el experimento usando un proyector como
fuente de luz (y la pared en lugar del suelo como
pantalla). Si aún no lo tienes claro, compara lo que se
ve en la pantalla cuando los agujeros están lejos de
ella (o son pequeños) con el filamento de la bombilla
del proyector.
Ya no lo podemos poner más fácil... Coloca una diapositiva en el proyector y quita la lente (¿para qué
sirve?). Sustitúyela por un agujero de alfiler en una
cartulina negra y observa el resultado en la pantalla
de papel vegetal o en un simple papel blanco. ¿Te
queda alguna duda sobre lo que hace el agujero?
¿Podrías decir qué son esas manchas redondeadas
que se ven en el suelo al pasar bajo las copas de los
árboles un día soleado?
Transforma la caja (sin “suelo”) de un frigorífico en
una cámara oscura gigante practicando en una de
sus caras un orificio de unos dos centímetros de diámetro (a una altura cómoda para mirar por él). En un
lugar muy bien iluminado, haz que te metan dentro de la caja y observa la pantalla de papel vegetal
colocada frente al agujero, acercándola y alejándola. Repítelo con los agujeros de tu plantilla, probando formas variadas pero cada vez menores.
Si quieres ver algo espectacular y saber por qué las lentes superan a los orificios, coloca ahora pegada al agujero de la caja una lente convergente de unos diez, veinte o treinta centímetros de distancia
focal y mueve el papel vegetal hasta que la imagen esté nítida. ¡Seguro que ahora entiendes cómo
funcionan las cámaras fotográficas!
AGUJEROS DE AUMENTO
Hay dos formas de aumentar el tamaño de un objeto cercano: usar lentes está prohibido para nosotros. La otra posibilidad, acercarnos, está limitada porque a partir de cierta distancia ya no somos
capaces de enfocar la imagen. Vamos a ver si lo podemos remediar:
Haz un agujero con una chincheta en una tarjeta de cartulina negra y mira a través de él un objeto brillante (letras o iconos en un monitor de ordenador, las letras grabadas en una bombilla mate encendida...) desde una distancia tan corta que ya no seas capaz de enfocarlo. ¿Cómo lo ves?
¿Nunca te has fijado en lo que hacen algunas personas para ver mejor de lejos o para corregir temporalmente su mala vista?
Estos agujeros quedan aún más limpios si se hacen girando una la punta de una aguja sobre la tapa
de un yogur.
Más información: http://palmera.pntic.mec.es/~fbarrada