¿Porque cambia la posición de un objeto al introducirlo al agua?


Categoría: Pandilla Kids (3ro., 4to., 5to. y 6to. Año de primaria)
Área de participación: Divulgación y enseñanza de la ciencia

Asesor: LUZ AURORA BASTIDA CASTILLO

Autor: Angel Alberto Cortes Olivares ()

Grado:

Resumen

Todo nuestro proceso visual está basado en la refracción y el doblamiento de la luz que había estudiado René Descartes y Johannes Kepler en óptica, empezó a investigar sobre refracción de la luz. La refracción es un proceso sumamente importante porque permite el aumento en los lentes, para quienes no ven correctamente y necesitan usarlos, además del hermoso fenómeno del arcoíris. La refracción es una modificación de la dirección de una onda cuando esta pasa de un medio a otro. Para que este cambio se produzca, la onda debe incidir en sentido oblicuo sobre la superficie que separa ambos medios y estos deben de contar con diferentes índices de refracción. Se conoce como índice de refracción a la razón existente entre las velocidades de refracción de una onda en el vacío y en otro medio X. El cambio de dirección en otra parte, puede explicarse a través de la llamada Ley de Snell que a su vez, deriva del principio Fermat. La lente en sistemas ópticos es un disco de vidrio o sustancia transparente cuya forma hace que refracte la luz procedente de un objeto y forme una imagen real o virtual de este. Si la distancia del objeto es mayor que la distancia focal, una lente convergente forma una imagen real e invertida. Conocidos los índices de refracción podemos hallar la velocidad de la luz en estos medios. El índice de refracción del agua es más bajo que el del vidrio, por lo tanto la refracción de la luz consiste en la desviación de los rayos luminosos cuando ellos pasan de un medio a otro de distinta densidad óptica.

Todo nuestro proceso visual está basado en la refracción y el doblamiento de la luz que había estudiado René Descartes y Johannes Kepler en óptica, empezó a investigar sobre refracción de la luz. La refracción es un proceso sumamente importante porque permite el aumento en los lentes, para quienes no ven correctamente y necesitan usarlos, además del hermoso fenómeno del arcoíris. La refracción es una modificación de la dirección de una onda cuando esta pasa de un medio a otro. Para que este cambio se produzca, la onda debe incidir en sentido oblicuo sobre la superficie que separa ambos medios y estos deben de contar con diferentes índices de refracción. Se conoce como índice de refracción a la razón existente entre las velocidades de refracción de una onda en el vacío y en otro medio X. El cambio de dirección en otra parte, puede explicarse a través de la llamada Ley de Snell que a su vez, deriva del principio Fermat. La lente en sistemas ópticos es un disco de vidrio o sustancia transparente cuya forma hace que refracte la luz procedente de un objeto y forme una imagen real o virtual de este. Si la distancia del objeto es mayor que la distancia focal, una lente convergente forma una imagen real e invertida. Conocidos los índices de refracción podemos hallar la velocidad de la luz en estos medios. El índice de refracción del agua es más bajo que el del vidrio, por lo tanto la refracción de la luz consiste en la desviación de los rayos luminosos cuando ellos pasan de un medio a otro de distinta densidad óptica.

Pregunta de Investigación

¿Porqué cambia la posición del muñeco al introducirlo con la lupa bajo el agua?

Planteamiento del Problema

Conocer la posibilidad de invertir la posición del objeto a través de un efecto óptico.

Antecedentes

El origen etimológico de la palabra refracción nos remonta al latín “refractus” derivado del verbo “refringo” que significa quebrar.

En Física se llama refracción, al fenómeno que se produce cuando un rayo de luz sufre un quebrantamiento o desvío, cambiando su dirección, al atravesar en forma oblicua dos medios distintos, de diferente densidad, y transparentes.

Cuando la luz pasa de un medio transparente a otro se produce un cambio en su dirección debido a la distinta velocidad de propagación que tiene la luz en los diferentes medios materiales. A este fenómeno se le llama refracción.

La refracción ocurre cuando la luz se dobla al pasar de una sustancia transparente a otras ondas como el agua y el sonido. Sin ella no podríamos ver, debido a las causas  del enfoque de la luz en nuestra retina. Issac Newton fue uno de los primeros científicos en estudiar la refracción de la luz. Para esto creo un prisma de vidrio con el que reflejaba la luz de la ventana al otro lado del cuarto. De esta manera, a través dela refracción demostró que la luz blanca esta hecha de todos los colores del arcoíris. ama de la física, en la que era un gigante incomparable. En 1621 fue descubierta experimentalmente la ley de la refracción de luz por Willebrod Snell.

Cuando la luz pasa de un medio transparente a otro se produce un cambio en su dirección debido a la distinta velocidad de propagación que tiene la luz en los diferentes medios materiales. A este fenómeno se le llama refracción.
El índice de refracción (n) es una indicación numérica que sirve para expresar la relación entre la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad de la luz en el medio de propagación  se define por: n=c/v  .Donde c es la velocidad de la luz en el vacío, y v la velocidad de la luz en el medio de propagación.

Se conoce como índice de refracción a la razón existente entre las velocidades de propagación de una onda en el vacío y en otro medio X. El cambio en la dirección, por otra parte, puede explicarse a través de la llamada ley de Snell que, a su vez, deriva del principio de Fermat.

El principio de Fermat, por su parte, pertenece al ámbito de la óptica (la rama de la física que considera que la luz es una onda, gracias a lo cual explica ciertos fenómenos que no podría, si la tomara como un rayo), y propone lo siguiente: el trayecto que recorre la luz cuando se propaga entre dos puntos es tal que no podría hacerse en un menor tiempo.

 

La refracción de la luz es el cambio de velocidad que produce la desviación de la luz.Cuando la luz incide sobre la superficie de separación de dos medios que poseen velocidades de luz diferentes, parte de la energía luminosa se transmite (refracción) y parte se refleja (reflexión).

La velocidad de la luz en un medio transparente como el aire, el agua o el vidrio, es  menor
que en el vacío. Para el agua, n=1.33, mientras que para el vidrio no varía de 1.50 a 1.66, según sea el tipo de vidrio.
La densidad  del agua es 1 gr/cm3 esto quiere decir que litro de agua equivale igualmente a un 1 kilogramo de agua.
La palabra lente proviene del latín «lens, lentis» que significa «lenteja», por lo que a las lentes ópticas se las denomina así por su parecido con la forma de la legumbre.
Estrictamente, una lente óptica es cualquier entidad capaz de desviar los rayos de luz. Las lentes son objetos transparentes (normalmente de vidrio), limitados por dos superficies, de las que al menos una es curva.

Las lentes, según la forma que adopten pueden ser convergentes o divergentes.

Las lentes convergentes (o positivas) son más gruesas por su parte central y más estrechas en los bordes. Se denominan así debido a que unen (convergen), en un punto determinado que se denomina foco de imagen, todo haz de rayos paralelos al eje principal que pase por ellas. Pueden ser:

  • Biconvexas
  • Planoconvexas
  • Cóncavo-convexas

Las lentes divergentes (o negativas) son más gruesas por los bordes y presentan una estrechez muy pronunciada en el centro. Se denominan así porque hacen divergir (separan) todo haz de rayos paralelos al eje principal que pase por ellas, sus prolongaciones convergen en el foco imagen que está a la izquierda, al contrario que las convergentes, cuyo foco imagen se encuentra a la derecha. Pueden ser:

  • Bicóncavas
  • Planocóncavas
  • Convexo-cóncavas

Objetivo

Observar el fenómeno de la refracción de la luz

Justificación

Cuando se sumerge un objeto en agua, se da una transformación en sentido, desaparición o distorsión de imagen, esto me interesó mucho y decidí investigar sobre este fenómeno de la refracción

Hipótesis

Si la refracción de la luz es el cambio de dirección que experimenta un rayo al pasar de una sustancia transparente a otra, nos dará como resultado cambios inversos debido al enfoque de la luz en nuestra retina.  Si la refracción de la luz es el cambio de dirección que experimenta un rayo al pasar de una sustancia transparente a otra, nos dará como resultado cambios inversos debido al enfoque de la luz en nuestra retina.

Método (materiales y procedimiento)

Mi proyecto “Porqué cambia la posición de un objeto al introducirlo al agua”, se llama así porque al sumergirse el lente y el objeto en la pecera con agua, produce un efecto de modificación de la luz debido a la densidad del agua y velocidad de la luz, ocasionando un “índice de refracción”, es decir, ocurre el choque de la luz con el lente. Como el efecto de un vidrio polarizado. Una lente convexa es más gruesa en el centro que en los extremos. La luz que atraviesa un lente convexa se desvía hacia adentro (converge). Esto hace que se forme una imagen del objeto en una pantalla situada al otro lado de la lente. La lente del ojo humano es convexa y puede cambiar de forma para cambiar objetos a distintas distancias por lo tanto si la distancia del objeto es mayor que la distancia focal, una lente convergente forme una imagen real e invertida.

Galería Método

Resultados

Al acercar el lente biconvexo al objeto (LEGO), veremos una imagen ampliada de este. Pero si alejamos el lente hasta cierto punto veremos una imagen invertida. Refracción de la luz según el principio de Huygens. El efecto de la ampliación e inversión de la imagen se debe a la  diferencia de velocidad de la luz en medios distintos (agua, aire, aceite, etc). El cambio de velocidad produce la desviación de la luz, a este fenómeno se le conoce como refracción.

El índice de refracción (n) es una indicación numérica que sirve para expresar la relación entre la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad de la luz en propagación.

La luz se puede propagar en el vacío o en otros medios. En el vacío el (aire) es de 3.10 m/s en cualquier otro medio su valor es menor esta velocidad viene dada por una magnitud llamada índice de refracción “n”, que es el rayo de luz refractado al pasar un medio a otro con diferente índice de refracción.

El lente se hace invisible al sumergirse en un líquido. Cuando este tiene el mismo índice de refracción que el de cristal (N=1.474) bajo estas condiciones el lente pierde su poder de amplificación.

 

 

 

 

Galería Resultados

Discusión

Conclusiones

1. La función ocular de la retina es similar a la función de un lente biconvexo

*La función ocular de la retina es similar a la función de un lente biconvexo.

* La refracción, por lo tanto, es una modificación de la dirección de una onda cuando esta pasa de un medio a otro. Para que este cambio se produzca, la onda debe incidir en sentido oblicuo sobre la superficie que separa a ambos medios y estos deben contar con diferentes índices de refracción.



¿Porque cambia la posición de un objeto al introducirlo al agua?


¿Porque cambia la posición de un objeto al introducirlo al agua?

Summary

The lens optical system is a disc of glass or transparent substance whose shape makes refract light from an object and form a real or virtual image of it. If the object distance is greater than the focal length, a converging lens forms a real and inverted image. Known refractive index can find the speed of light in these media. The refractive index of water is lower than that of glass, thus the refraction of light is the deviation of the light rays as they pass from one medium to another of different optical density.The lens optical system is a disc of glass or transparent substance whose shape makes refract light from an object and form a real or virtual image of it. If the object distance is greater than the focal length, a converging lens forms a real and inverted image. Known refractive index can find the speed of light in these media. The refractive index of water is lower than that of glass, thus the refraction of light is the deviation of the light rays as they pass from one medium to another of different optical density.

Research Question

Why does the position of the object (Lego) change when it is inserted with the magnifying glass underwater?

Problem approach

Knowing the possibility of reversing the position of the object through an optical effect.

Background

Objective

Observe the phenomenon of light refraction

Justification

When an object is submerged in water, a transformation occurs in sense, disappearance or image distortion, this interested me and I decided to investigate this phenomenon of refraction.

Hypothesis

If the refraction of light is the change of direction experienced by a ray passing from one transparent substance to another, it will give usinverse changes due to the focusing of light on our retina

Method (materials and procedure)

Results

Discussion

Conclusions

Bibliography