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Blog de Mercedes González Mas

EL ARCO IRIS

Un arcoíris es un fenómeno óptico y meteorológico que consiste en la aparición en el cielo de un arco de luz multicolor, originado por la descomposición de la luz solar en el espectro visible, la cual se produce por refracción, cuando los rayos del sol atraviesan pequeñas gotas de agua contenidas en la atmósfera terrestre.

La formación del arcoíris ocurre cuando la luz blanca que proviene del Sol atraviesa las partículas de agua de la lluvia que se encuentran en la atmósfera. El agua de la atmósfera actúa como un prisma traslúcido a través del cual se descompone la luz blanca en los siete colores: partiendo del rojo, a su vez pasando por el naranja, amarillo, por el verde, por el azul y añil hasta llegar al violeta. Fenómeno conocido como dispersión de la Luz. para cada color se produce una desviació angular distinta. El color rojo es el que menos se refracta y el violeta el que más.

Casi siempre que observamos un arcoíris, notaremos que el sol está detrás de nosotros y que el arco (arcoíris) está siempre en la dirección opuesta al sol. Cuando estás viendo un arcoíris siempre tienes el sol a tu espalda y por encima de ti. La lluvia está formando una cortina delante de ti, y sobre ella ves el arco iris. Para que exista un arco iris tiene que haber gotas de agua suspendidas en la atmósfera. El arco iris lo vemos como un arco de un cono cuyo vértice está situado sobre el observador.

Cuando la reflexión / refracción se produce en millones de gotas suspendidas juntas en el aire se forma un arco de colores en el cielo (varios arcos de colores concéntricos). Cada gota se ve de un color. El grupo de gotas que se ve del mismo color se sitúa sobre un círculo de ese color.

 

En realidad el número de reflexiones internas dentro de las gotas de agua puede ser mayor de dos (dependiendo de por donde entra la luz en la gota) y puede dar lugar a la aparición de dos arcos iris:
– el primario más fuerte e interior.
– el secundario más débil y exterior. Paralelo al anterior, de mayor radio y con la secuencia de colores invertida.

Arcoíris primario

Descartes realizó un estudio experimental y demostró que el arcoíris primario está formado por los rayos que penetran en una gota refractándose, se reflejan una vez en su superficie interna y salen de la gota refractándose de nuevo (refracción-reflexión total-refracción). Siempre se forma al observar la “cortina de agua” con un ángulo de 42º, respecto a la dirección solar. El hecho de que el ángulo de observación sea constante explica la forma circular, ya que los ojos del observador se encuentran siempre en el vértice de un cono que indica la dirección de observación.

 

 

Arcoíris secundario

El arco iris secundario está formado por los rayos que penetran en la gota y se reflejan dos veces en su superficie interna (refracción- 2 reflexiones-refracción). Siempre se forma al observar la “cortina de agua” con un ángulo de 52º, respecto a la dirección solar. Al haber 2 reflexiones se produce una disminución de la intensidad de la luz.

 

 

La figura de abajo, es la explicación de Descartes a la formación del arco primario y secundario.

 

Como el ángulo para ver el arco iris siempre es de 42º, cuanto más bajo esté el sol más alto se ve el arco iris, llegando a convertirse el arco visible en una circunferencia cuando el sol está sobre el horizonte.

 

 

 

 

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10 enero 2018 Posted by | ....BIII-Óptica, 2n Batxillerat-Física | , | Deja un comentario

Radiofrecuecias y Microondas

Las microondas y las radiofrecuencias son radiaciones electomagnéticas que pertenecen a la categoria de no ionizantes. Son emitidas por aparatos eléctricos, electónicos, los utilizados en comunicaciones militares, navegación, emisiones de TV, radio AM-FM, radares, etc.

 

 

Radiofrecuencias

El término Radiofrecuencia (abreviado RF), se aplica a la porción menos energética del espectro electromagnético en el que se pueden generar ondas electromagnéticas aplicando corriente alterna a una antena.

La Radiofrecuencia se localiza en el espectro de la radiación electromagnética entre 10 kHz (longitud de onda de 3 km) y 300 GHz (longitud de onda de 1 mm).
La radiofrecuencia se puede dividir en las siguientes bandas del espectro en función de su frecuencia: Ultra-alta, Muy Alta, Onda Corta, Onda Media, Onda Larga y Muy Baja Frecuencia.

En este sentido, se puede hablar desde frecuencias extremadamente bajas hasta frecuencias extremadamente altas UHF (ultra-high frequency), pasando por otros tipos de frecuencias en el medio.

Usos y aplicaciones:

  • Ondas de radio

La radiofonía de amplitud modulada (AM), por ejemplo, transmite en media frecuencia. Las ondas AM (amplitud modulada) son un tipo de onda de modulación no lineal que consiste en hacer variar la amplitud de una señal de alta frecuencia, denominada onda portadora, de tal forma que cambie de acuerdo con las variaciones de nivel de la señal moduladora, que es la información que se va a transmitir.
La radiofonía de frecuencia modulada (FM), en cambio, realiza su transmisión en muy alta frecuencia. Las ondas FM (frecuencia modulada) son una modulación angular que transmite información a través de una onda portadora variando su frecuencia, en contraste con las ondas de AM que varían la amplitud y mantienen la frecuencia constante.

Las diferentes frecuencias determinan el alcance de las ondas y la calidad de la transmisión, entre otras cuestiones. Las radios AM, en este sentido, pueden llegar con sus señales a mayores distancias en comparación con las radios FM.

Sistemas de radio AM y FM.

Aunque se emplea la palabra radio, las transmisiones de televisión, radio, radar y telefonía móvil están incluidas en esta clase de emisiones de radiofrecuencia.

Otros usos son audio, vídeo, radionavegación, servicios de emergencia y transmisión de datos por radio digital; tanto en el ámbito civil como militar.

También son usadas por los radioaficionados.

  • Radioastronomía

La radioastronomía es el estudio de objetos en el espacio, tales como estrellas y galaxias, que emiten naturalmente ondas de radio.
Muchos de los objetos astronómicos emiten en radiofrecuencia, así que la radioastronomía ha dado muchas sorpresas al permitirnos detectar y representar lo que era invisible para los telescopios ópticos

Las ondas de radio tienen una longitud de onda mayor que la de la luz visible.

En la radioastronomía, para poder recibir buenas señales, se deben utilizar grandes antenas, o grupos de antenas más pequeñas trabajando en paralelo. La mayoría de los radiotelescopios utilizan una antena parabólica para amplificar las ondas, y así obtener una buena lectura de estas. Esto permite a los astrónomos observar el espectro de radio de una región del cielo.

 

  • Radar

El radar es un sistema que usa ondas de radiofrecuencia para medir distancias, altitudes y velocidades de objetos tanto estáticos o móviles. Se utiliza para detectar aviones y aeronaves, barcos, coches y vehículos motorizados. También para el estudio de formaciones meteorológicas y del propio terreno.
Su funcionamiento se basa en emitir un impulso de radio, que se refleja en el objetivo y se recibe típicamente en la misma posición del emisor. A partir de este “eco” se puede extraer gran cantidad de información.


Una de las aplicaciones  más importantes es el radar Doppler, es un dispositivo electrónico que emite una onda de radio con una frecuencia constante. La onda reflejada por el objeto en movimiento llegara con distinta frecuencia que la emitida y esta diferencia permite calcular la velocidad del vehículo aplicando el efecto Doppler.
Entre sus muchas aplicaciónes se incluyen la meteorología, el control del tráfico aéreo y terrestre y gran variedad de usos militares.

  • Resonancia Magnética Nuclear. RMN

La resonancia magnética nuclear estudia los núcleos atómicos al alinearlos a un campo magnético constante para posteriormente perturbar este alineamiento con el uso de un campo magnético alterno.
Se coloca al paciente dentro de un electroimán muy potente. Se le envía una onda de radiofrecuencia que entra en resonancia con los protones del hidrógeno, que están presente en todos los tejidos del cuerpo humano. Se interrumpe la onda y los protones vuelven a su estado natural emitiendo una señal que es recibida y utilizada para reconstruir una imagen del interior del paciente.


La resonancia magnética crea imágenes detalladas de los órganos, tejidos blandos, huesos y prácticamente toda la estructura interna del paciente.

 

  • Medicina.

Es importante conocer que, en los últimos años, la radiofrecuencia ha ampliado sus “servicios” y ahora, además de seguir empleándose dentro del ámbito de las telecomunicaciones, ha pasado a ocupar un papel fundamental en el campo de la medicina.

La radiofrecuencia se ha usado en tratamientos médicos durante los últimos 75 años, generalmente para cirugía mínimamente invasiva, utilizando ablación por radiofrecuencia o crioablación.

La ablación es la destrucción completa de un órgano o de un tejido.

También estan los tratamientos en los que se usa la radiofrecuencia en contra la apnea durante el sueño o para arritmias cardiacas.
Otro uso es la diatermia, que es una técnica que utiliza el calor producido por la radiofrecuencia para tratamientos quirúrgicos, de tal forma que produce la coagulación de tejidos e impide que el tejido sangre tras la incisión quirúrgica. Además de cauterizar vasos sanguíneos para prevenir el sangrado excesivo, también se puede utilizar el calor producido por la diatermia para destruir tumores, verrugas y tejidos infectados. Esta técnica es particularmente valiosa en neurocirugía y cirugía del ojo. Los equipos de diatermia normalmente operan en la frecuencia de onda corta de radio o energía de microondas.

  • Tratamientos de Belleza.

La radiofrecuencia, en niveles de energía que no producen ablación, se usa también como tratamiento cosmético para tensar la piel, reducir la grasa (lipolisis) o promover la cicatrización. Es una técnica usada en los centros de belleza y medicina estética.
El uso de la radiofrecuencia para tensar la piel tiene su base en que se produce energía que calienta el tejido, lo que estimula la producción de colágeno y elastina subcutánea, consiguiendo que se reduzcan las arrugas de la piel. En el rostro, la radiofrecuencia facial es una alternativa a un lifting quirúrgico y otras cirugías cosméticas.

Microondas

Las microondas son onas electromagnèticas que se localizan entre 300 MHz (longitud de onda de 1 m) y 300 GHz (longitud de onda de 1 mm).
El rango de las microondas está incluido en las bandas de radiofrecuencia, concretamente en las de UHF (ultra-high frequency – frecuencia ultra alta). Las microondas de mayor frecuencia y menor longitud de onda —en el orden de milímetros— se denominan ondas milimétricas.

Usos y aplicaciones:

  • Horno Microondas

Una de las aplicaciones más conocidas de las microondas es el horno de microondas, que usa un magnetrón para producir ondas a una frecuencia de aproximadamente 2,45 GHz. Estas ondas hacen vibrar o rotar las moléculas de agua, lo cual genera calor. Debido a que la mayor parte de los alimentos contienen un importante porcentaje de agua, pueden ser fácilmente cocinados de esta manera.

 

  • Telecomunicaciones

En telecomunicaciones, las microondas son usadas en radiodifusión, ya que estas pasan fácilmente a través de la atmósfera con menos interferencia que otras longitudes de onda mayores. También hay más ancho de banda en el espectro de microondas que en el resto del espectro de radio. Usualmente, las microondas son usadas en programas informativos de televisión para transmitir una señal desde una localización remota a una estación de televisión mediante una camioneta especialmente equipada.

La televisión por cable y el acceso a Internet vía cable coaxial usan algunas de las más bajas frecuencias de microondas. Algunas redes de telefonía celular también usan bajas frecuencias de microondas.

  • El máser

Un máser es un amplificador de microondas por la emisión estimulada de radiación, un amplificador similar al láser pero que opera en la región de microondas del espectro electromagnético y sirve para recibir señales muy débiles. La palabra deriva del acrónimo en inglés MASER, por Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation.

El máser y el láser están basados en el fenómeno de emisión estimulada de radiación, estudiado por Albert Einstein en 1916: Cuando una molécula se halla en un estado excitado, de energía E2 mayor que la de su estado fundamental, E1, puede producirse la transición espontánea del nivel excitado al fundamental, emitiendo un fotón cuya frecuencia corresponde al salto energético ΔE = E 2 − E1 entre los dos niveles.
Pero si un fotón de esa misma frecuencia incide sobre una molécula en el estado excitado, se puede inducir o estimular la transición al fundamental, resultando dos fotones de la misma frecuencia, el incidente más el emitido. Cuando el fenómeno ocurre dentro de una cavidad de paredes reflectoras (cavidad resonante), se desencadena una cascada de emisiones estimuladas y se amplifica la radiación inicial, siempre que dentro de la cavidad se mantenga de alguna forma la población de moléculas excitadas. Un orificio en la cavidad resonante deja salir parte de la radiación (microondas en el máser o luz en el láser) en forma de un haz estable, unidireccional y muy monocromático, es decir de una frecuencia bien determinada.

Con un máser que amplifica señales sin agregar mucho ruido, se podrían crear detectores que funcionen en la astronomía y la medicina.

Hasta ahora esta tecnología es usada en misiones espaciales distantes como la de la sonda Voyager. Y es que la microondas atraviesan los materiales que la luz no puede penetrar, como las nubes y la piel.

Otra de las aplicaciones podría ser la de crear escáneres hipersensibles, gracias a la amplificación que logra el máser. Así se podría detectar un tumor cancerígeno con mayor facilidad y precisión.

  • Armas

En la industria armamentística, se han desarrollado prototipos de armas que utilicen la tecnología de microondas para la incapacitación momentánea o permanente de diferentes enemigos en un radio limitado.

El rifle táctico de asalto Phasr (Personnel Halting and Stimulation Response) es un prototipo de arma no letalcreado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos, La finalidad de esta arma es generar y enviar un pulso de microondas con diferente grado de intensidad y potencia, hacia uno o múltiples objetivos en un área concreta, el efecto del sistema térmico hace que se caliente la capa externa de la piel utilizando las microondas para repeler a los individuos de forma segura.

  • Cámaras radiofrecuencia

Las cámaras de vigilancia inalámbricas se utilizan en instalaciones en las que no puede utilizarse cableado. Su instalación es muy sencilla, solo requieren un transmisor que va acoplado a la cámara y un receptor que se conecta directamente a la televisión, el monitor, un videograbador o un ordenador, de forma que puedan visualizarse las imágenes y montar un CCTV (Circuito Cerrado de Televisión).

  • Detector de radiofrecuencia

El Detector de RF Digital funciona con tecnología de escaneo de radio frecuencias para detectar y localizar camaras ocultas, microfonos espias, telefonos celulares y otros dispositivos que operen con radio frecuencia (hasta 6 Ghz). Esta unidad fue diseñada para que pueda ser utilizada por cualquier persona sin conocimientos en contramedidas electronicas logrando resultados sorprendentes.

 

7 enero 2018 Posted by | ....BIII-Óptica, ....BIV-Electromagnet, 2n Batxillerat-Física | , , , | Deja un comentario

El color

¿Qué es el color?

Lo primero que debemos saber es que el color no existe. No es una propiedad física de los objetos. En contra de lo que generalmente se piensa, las cosas no son de un color determinado. La hierba no es verde, sino que nos parece verde.
El color es una sensación subjetiva del cerebro y sólo perceptible para los humanos y algunos primates.

Los colores no son más que un producto de la mente.

El color no existe en la naturaleza, ni siquiera en nuestros ojos; sólo en nuestro cerebro. El cerebro ve diferentes colores cuando el ojo humano percibe diferentes frecuencias de luz. La luz es una radiación electromagnética, igual que una onda de radio, pero con una frecuencia mucho mas alta y una longitud de onda más corta.
El ojo humano sólo está capacitado para percibir un rango limitado de estas frecuencias, intervalo que se denomina “espectro visible de la luz”, y que abarca desde los tonos rojos del orden de los 700 nanómetros (nm) hasta los tonos azul violáceos del orden de los 400 nm, pasando por todos los colores intermedios.

El espectro visible de los humanos está entre la luz violeta y la luz roja. Los científicos calculan que los humanos pueden diferenciar hasta 10 millones de colores.

El ojo humano

El ojo humano no es más que un dispositivo receptor de ondas electromagnéticas (luz visible) que responde a un cierto tipo de radiación y no a otros, de la misma forma que un receptor de radio es sensible a las ondas de radio, pero no lo es a las ondas emitidas por una bombilla, que también son electromagnéticas.

Cuando la luz golpea un objeto, como un limón, el objeto absorbe parte de esa luz y refleja el resto.

La luz reflejada entra al ojo humano primero a través de la córnea, la parte más externa del ojo. La córnea refleja la luz hacia la pupila, que controla la cantidad de luz que entra al cristalino. El cristalino entonces enfoca la luz en la retina, la capa de células nerviosas de la parte posterior del ojo.
La retina tiene dos tipos de células que detectan y responden a la luz, los bastones y los conos. Estas células, sensibles a la luz, se conocen como fotorreceptores.
Los bastones de los cuales poseemos mas de 120 millones, se activan en baja iluminación y no detectan colores.

Los conos de los cuales poseemos 5 millones, se estimulan en entornos de mayor iluminación y detectan los colores.


Los bastones es el único tipo de fotoreceptor que se encuentra en la mayoría de los animales, a causa de lo cual sólo pueden percibir el mundo que les rodea en blanco y negro.

Los conos contienen fotopigmentos, o moléculas detectoras de color. Normalmente, los humanos tienen tres tipos de fotopigmentos, rojo, verde y azul (Sistema RGB). Cada tipo de cono es sensible a distintas longitudes de onda del espectro de luz visible.

Durante el día, la luz que se refleja del limón activa tanto los conos rojos como los verdes. Entonces, los conos envían una señal por el nervio óptico a la corteza visual del cerebro. El cerebro procesa el número de conos que se activaron y la fuerza de su señal. Después de procesar los impulsos nerviosos, se percibe un color, en este caso, amarillo (50 % verde +50% rojo).

En un entorno más oscuro, la luz reflejada por el limón estimularía únicamente los bastones del ojo. Si sólo se activan los bastones no se ve color, sólo se perciben tonos de gris.

Cuando el ojo humano recibe luz que contiene igual cantidad de cada una de las longitudes de onda de la parte visible del espectro, ésta es percibida como luz blanca. La luz diurna, por ejemplo, contiene todas las longitudes de onda y por eso se percibe como blanca.
Otra cuestión importante, sobre todo a nivel de aplicaciones, es la del porcentaje y distribución en la retina de los 3 tipos de conos: alrededor del 60% son rojos, el 30% verdes y sólo el 10% azules. Como podemos ver su distribución no es uniforme.
Es cierto que teniendo en cuenta la escasez de conos azules, somos mucho menos sensibles a los azules que a los verdes o los rojos. Por otra parte, tenemos máxima sensibilidad a los verdes, dado que los conos rojos son a su vez muy sensibles al verde, con lo que aportan información adicional “verde” a la obtenida por los conos verdes.

 

Cada persona percibe los colores de forma distinta. Hay personas que tienen mayor dificultad para percibir determinados colores que otras. A menudo se habla de diferentes grados de daltonismo, problema que es más frecuente entre los hombres que entre las mujeres; estas personas no pueden distinguir entre sombras de tonos rojos y verdes.

El daltonismo puede presentarse cuando uno o más tipos de conos no funcionan en la forma esperada. Es posible que estén ausentes, que no funcionen, o que detecten un color distinto del normal. La ceguera del rojo y el verde es la más común, seguida de la ceguera de azul y amarillo. Los hombres son más propensos a la ceguera de color que las mujeres.
Los investigadores calculan que hasta un 12 % de las mujeres tienen hasta 4 tipos de conos en sus retinas, en lugar de tres. Estas personas tienen el potencial de percibir 100 veces más colores que el resto de nosotros.

Muchos pájaros, insectos y peces tienen cuatro tipos de conos. Con sus distintos conos, pueden ver luz ultravioleta. La luz ultravioleta tiene una longitud de onda más corta de la que el ojo humano puede percibir. Otros animales, como los perros, tienen menos tipos y menos números de conos de manera que es posible que vean menos colores que los que perciben los humanos.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18 diciembre 2017 Posted by | ....BIII-Óptica, 2n Batxillerat-Física | , , , | Deja un comentario

Infrarrojos

Dentro del espectro electromagnético, la radiación infrarroja se encuentra comprendida entre el espectro de luz visible y las microondas. Tiene longitudes de onda mayores o más largas que el rojo.

Los rayos infrarrojos, por lo tanto, constituyen una clase de radiación electromagnética con una longitud de onda que resulta superior a la longitud de onda de la luz visible (por lo tanto, tiene una frecuencia menor), aunque inferior a la longitud de onda de las microondas (la frecuencia de los rayos infrarrojos es superior a las microondas).

 

Los rayos infrarrojos son clasificados, de acuerdo a su longitud de onda, de este modo
• infrarrojo cercano se refiere a la parte del espectro infrarojo que ese encuentra más próximo a la luz visible (de 780 nm a 1100 nm)
• infrarrojo medio (de 1,1 µm a 15  µm)
infrarrojo lejano se refiere a la sección más cercana a la región microondas. (de 15 µm a 100 µm)

La fuente primaria de la radiación infrarroja es el calor o radiación térmica. La radiación infrarroja es emitida por cualquier cuerpo cuya temperatura sea mayor que cero absoluto. (0 Kelvin, es decir, −273,15 grados Celsius). Incluso los objetos que consideramos muy frios emiten en el infrarrojo. Cuando un objeto no es suficientemente caliente para irradiar ondas en el espectro visible, emite la mayoria de su energia como ondas infrarrojas. En el caso de los seres vivos, la mayor parte de la radioación emitida es infrarroja.

La radiación infrarroja es debida a las vibraciones de los electrones, átomos y moléculas, y se propaga con la velocidad de la luz, calentando los objetos que encuentra a su paso, ya que origina que los electrones, átomos y moléculas que constituyen los objetos, comiencen a vibrar.
Cuanto mayor es la energía de las vibraciones que origina la radiación infrarroja, más corta es la longitud de onda de la radiación emitida. Las ondas de infrarrojo se trasmiten, al igual que cualquier otra radiación electromagnética, en línea recta, y, de la misma manera que sucede en el visible y en el ultravioleta, la radiación calorífica del infrarrojo sólo puede detectarse por algún instrumento sometido directamente a su acción, las cámaras de infrarrojos

La imagen muestra la fotografia de un perro tomada en la banda infrarroja. Las áreas de colores naranja y blanco son las zonas más calientes, en tanto que las azules son las mas frias. Esta información no la podríamos obtener a partir de la luz visible.

La siguiente imagen la he tomado en el Museo de las Ciencias Principe Felipe de Valencia. Recomiendo su visita. En la foto aparezco en el centro junto a mis dos hijas.

 

Aplicaciones:

  • Sentimos los efectos de la radiación infrarroja cada día. El calor de la luz del sol, del fuego, de un radiador o estufa provienen del infrarrojo. Aunque no podemos ver esta radiació, los nervios de nuestra piel pueden sentirla como calor.

 

  • Visión en la oscuridad. Los detectores de infrarrojos pueden ver objetos que no es posible ver con luz visible. Hay animales como las viboras que pueden detectar animales de sangre caliente por los infrarrojos que irradian, incluso en la oscuridad.

 

  • Lamparas de infrarrojos. Este tipo de lámpara es, en todo, similar a las lámparas corrientes utilizadas en el alumbrado. Para dirigir convenientemente la radiación infrarroja, se recubre parte de la superfieie interior del bulbo con un material que refleja los rayos infrarrojos y que ayuda a enfocar en una dirección la totalidad de la radiación emitida. El filamento de una lámpara de rayos infrarrojos está a una temperatura inferior a la del filamento de una lámpara ordinaria (2.400° C comparados con unos 3.000° C) y la intensidad máxima de la gama de radiación que emite corresponde a unas 15.000 unidades Angstróm. Los objetos sometidos a una lámpara de infrarrojos de calientan muy rapidamente.

 

  • Utilizamos rayos infrarrojos cuando usamos un mando a distancia de un televisor. Los  mandos a distancia de uso doméstico emiten una señal infrarroja.
  • El termómetro de infrarrojos de precision cón con laser es ligero, compacto y fácil de usar. Simplemente presionar el botón para visualizar en la pantalla la temperatura del objeto medido.
  • Para poder detectar fugas de agua y calefacción de una manera mucho más rápida y sin tener que acometer la rotura de ninguna instalación.

 

  • Los militares también hacen uso de los rayos infrarrojos a través de determinados sistemas cuando están llevando alguna operación. Así pueden, por ejemplo, detectar a un blanco a larga distancia aún en condiciones de escasa o nula visibilidad.

 

  • Las lámparas de rayos infrarrojos tienen aplicaciones industrialaes. Se utilizan para acometer lo que es el secado y esmaltado de pinturas u barnices.

 

  • Los rayos infrarrojos se utilizan también como fuente calorífica en la destilación de líquidos volátiles o muy inflamables, evitándose, de este modo, los riesgos que se producirían si estos últimos, por ejemplo, se calentaran a la llama. En este sentido, ha de tenerse en cuenta que la parte incandescente de una lámpara de rayos infrarrojos está totalmente encerrada en el bulbo.

 

  • Dentro del campo de la gastronomía, para poder acometer lo que es asado de ciertos platos de una manera más rápida y consiguiendo un resultado más homogéneo. En las conocidas parrillas de rayos infrarrojos, se consiguen asados más rápidos que en las parrillas ordinarias. La radiación infrarroja penetra, además, en el interior de la pieza de carne, con lo que resulta un asado más uniforme.

 

 

 

13 diciembre 2017 Posted by | ....BIII-Óptica, 2n Batxillerat-Física | , , | Deja un comentario

Daltonismo

Los objetos absorben y reflejan la luz de forma distinta dependiendo de sus características físicas, como su forma, composición, etc. El color que percibimos de un objeto es el rayo de luz que rechaza. Nosotros captamos esos “rebotes” con diferentes longitudes de onda, gracias a la estructura de los ojos. Si los rayos de luz atraviesan al objeto, éste es invisible.

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Las células de la retina son de dos tipos: conos y bastones.

– Los bastones se activan en la oscuridad y sólo permiten distinguir el negro, el blanco y los distintos grises. Nos permiten percibir el contraste.bastones-y-conos1

– Los conos, en cambio, funcionan de día y en ambientes iluminados y hacen posible la visión de los colores. Existen tres tipos de conos; uno especialmente sensible a la luz roja, otro a la luz verde y un tercero a la luz azul (RGB). La combinación de estos tres colores básicos: rojo, verde y azul permite diferenciar numerosos tonos. El ojo humano puede percibir alrededor de 8000 colores y matices con un determinado nivel de iluminación. Es en el cerebro donde se lleva a cabo esta interpretación.

Tanto los conos como los bastones se conectan con los centros cerebrales de la visión por medio del nervio óptico.

Daltonismo

El daltonismo es un defecto genético que ocasiona dificultad para distinguir los colores. La palabra daltonismo proviene del químico y matemático John Dalton que padecía este trastorno.

Esta deficiencia visual consistente en la incapacidad para distinguir diferentes colores y se transmite genéticamente a través del cromosoma X lo que provoca una mayor presencia entre los hombres. El ocho por ciento de los hombres padece esta anomalia y rara vez afecta a las mujeres. Este defecto genético es hereditario y se transmite generalmente por un alelo recesivo ligado al cromosoma X. Si un varón hereda un cromosoma X con esta deficiencia será daltónico. En cambio en el caso de las mujeres, que poseen dos cromosomas X, sólo serán daltónicas si sus dos cromosomas X tienen la deficiencia.

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Los daltónicos no distinguen bien los colores debido al fallo de los genes encargados de producir los pigmentos de los conos. Así, dependiendo del pigmento defectuoso, la persona confundirá unos colores u otros. Por ejemplo si el pigmento defectuoso es el del rojo, el individuo no distinguirá el rojo ni sus combinaciones.

Hay diferentes tipos de daltoniso:

-Dicromatismo
Las personas que presentan este tipo de daltonismo tienen sólo dos tipos de conos, por lo que al faltar uno de los tipos celulares, el otro se encargará de recoger los estímulos que corresponderían al primero. De esta forma, presentan dificultad para establecer la diferencia entre el rojo y el verde o entre el azul y el amarillo.
Deficiencia rojo-verde, es la deficiencia más común. Las personas con esta deficiencia tiene dificultad para diferenciar estos dos colores.daltonismo

-Tricromatismo anómalo
Otra de las formas de daltonismo que tiene efectos similares, aunque más leves. En este caso el individuo presenta los tres tipos de conos, pero existe alguna deficiencia en los mismos que impide un funcionamiento totalmente normal.
-Acromatopsia
Es el caso más grave de daltonismo y provoca que el individuo que la padece aprecie únicamente diferencias en la escala de grises.

El daltonismo en general pasa inadvertido en la vida diaria, aunque puede suponer un problema para los afectados en ámbitos tan diversos como identificar códigos de colores de planos o elegir determinadas profesiones para las que es preciso superar un reconocimiento médico que implica identificar correctamente los colores (militar de carrera, piloto, capitán de marina mercante, policía, árbitro de fútbol, etc.). Puede detectarse mediante test visuales.

La prueba de daltonismo más famosa se basa en las Cartas de Ishihara, una serie de tarjetas donde aparecen círculos rellenos de múltiples puntos de diferentes colores.
Cada tarjeta está especialmente diseñada para que una persona sin daltonismo sea capaz de identificar el texto dibujado en su interior, normalmente un número. Sin embargo una persona que sufra daltonismo no conseguirá distinguir nada.

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Haz la prueba tu mismo.

15 diciembre 2015 Posted by | ....BIII-Óptica, 2n Batxillerat-Física | , , | Deja un comentario

Fibra óptica

La fibra óptica se usa habitualmente en transmisión de datos (Intfibra-opticaernet, Tv). Está formada por un hilo muy fino de material transparente, que puede ser de vidrio o de algún tipo de plástico, por el que se envían pulsos de luz que representan a los datos a transmitir. Normalmente la luz es emitida por un láser o un LED.

Cada filamento de la fibra consta de un núcleo central de plástico o cristal ( óxido de silicio y germanio ) con un alto índice de refracción, rodeado de una capa de un material similar con un índice de refracción ligeramente menor. Cuando la luz llega a una superficie que limita con un índice de refracción menor, se refleja en gran parte, cuanto mayor sea la diferencia de índices y mayor el ángulo de incidenimage000cia, mejor se producirá la reflexión interna total

Si la luz se propaga por el interior de la fibra con un ángulo de reflexión por encima del ángulo límite, aplicado la ley de Snell sabemos que se produce un fenómeno llamado “reflexión total interna” que es el culpable de que la fibra óptica funcione. Así, en el interior de una fibra óptica, la luz se va reflejando contra las paredes en ángulos muy abiertos, de tal forma que prácticamente avanza por su centro. La luz viaja en el interior del la fibra a gran velocidad desde el emisor hasta el detector.

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Su funcionamiento se basa en transmitir por el núcleo de la fibra, parte central, un haz de luz,  de forma que este no atraviese el revestimiento, sino que se refleje y se siga propagando, se produce una reflexión total interna. Esto se consigue: a) si el índice de refracción del núcleo(n1) es mayor al índice de refracción del revestimiento (n2), y también , b) si el ángulo de incidencia es superior al ángulo crítico.

La fibra óptica se utiliza principalmente en telecomunicaciones, ya que permiten enviar gran cantidad de datos a una gran distancia y a gran velocidad, velocidad muy superior a las velocidades del cable convencional. Se dice de la fibra óptica que es el medio de transmisión por excelencia al no producirse interferencias electromagnéticas.

 

Los cables de fibra óptica están formados por dos componentes básicos, cada uno de los cuales debe ser seleccionado adecuadamente en función de la especificación recibida, o del trabajo a desarrollar:cable_fibra_optica_multimodo

1.- El núcleo óptico

Formado por el conjunto de las fibras ópticas, esto es lo más importante del cable, ya que es el medio por dónde se transmite la información. Puede ser de silicio (vidrio) o plástico muy procesado. Aquí se produce el fenómeno de reflexión total responsable de la transmisión de los datos. Sus características vendrán definidas por la naturaleza de la red a instalar que definirá si se trata de un cable con fibras Monomodo, Multimodo.

Fibra óptica Monomodo: Para necesidades de larga distancia o gran ancho de banda. Una fibra monomodo es una fibra óptica en la que sólo se propaga un modo de luz. Se logra reduciendo el diámetro del núcleo de la fibra hasta un tamaño (8,3 a 10 micrones) que sólo permite un modo de propagación. Su transmisión es paralela al eje de la fibra. A diferencia de las fibras multimodo, las fibras monomodo permiten alcanzar grandes distancias (hasta 400 km máximo)ny transmitir elevadas tasas de información (decenas de Gbit/s).

Fibra óptica Multimodo: Utilizada habitualmente en redes locales (LAN), de vigilancia o seguridad.Una fibra multimodo es aquella en la que los haces de luz pueden circular por más de un modo o camino. Esto supone que no llegan todos a la vez. Una fibra multimodo puede tener más de mil modos de propagación de luz. Las fibras multimodo se usan comúnmente en aplicaciones de corta distancia, menores a 2 km, es simple de diseñar y económico.losmejorestecnicosjunior.com.blogspot

2.- Los elementos de protección

La fundas, su misión consiste en proteger al núcleo óptico frente al entorno en el que estará situado el cable, y consta de varios elementos  superpuestos en capas concéntricas a partir del núcleo óptico.hu-fib9

Por su naturaleza poco flexible, la fibra optica se encuentra recubierta por varias capas protectoras, incluyendo una capa reflejante, ya que la luz en el interior viaja rebotando por las paredes y no en linea recta.

La capa superior del cable que provee aislamiento y consistencia al conjunto que tiene en su interior. En función de su composición, el cable será de interior, de exterior, para instalar en conducto, aéreo, etc

Ventajas

Las principales ventajas de utilizar la fibra óptica frente a otros medios de transmisión

  • Una banda de paso muy ancha, lo que permite flujos muy elevados información.
  • Pequeño tamaño, por lo tanto ocupa poco espacio.
  • Gran flexibilidad, lo que facilita la instalación enormemente.
  • Gran ligereza, el peso es del orden de algunos gramos por kilómetro, lo que resulta unas nueve veces menos que el de un cable convencional.
  • Inmunidad total a las perturbaciones de origen electromagnético, lo que implica una calidad de transmisión muy buena, ya que la señal es inmune a las tormentas, chisporroteo…
  • Gran seguridad: la intrusión en una fibra óptica es fácilmente detectable por el debilitamiento de la energía lumínica en recepción, además, no radia nada, lo que es particularmente interesante para aplicaciones que requieren alto nivel de confidencialidad.
  • No produce interferencias.
  • Resistencia al calor, frío, corrosión.
  • Facilidad para localizar los cortes gracias a un proceso basado en la telemetría, lo que permite detectar rápidamente el lugar y posterior reparación de la avería, simplificando la labor de mantenimiento. Con un coste menor respecto al cobre.

Desventajas

A pesar de las ventajas antes enumeradas, la fibra óptica presenta una serie de desventajas frente a otros medios de transmisión, siendo las más relevantes las siguientes:

  • La alta fragilidad de las fibras.
  • Necesidad de usar transmisores y receptores más caros.
  • Los empalmes entre fibras son difíciles de realizar, especialmente en el campo, lo que dificulta las reparaciones en caso de ruptura del cable.
  • No puede transmitir electricidad para alimentar repetidores intermedios. La señal tiene que ir directamente del emisor al receptor.
  • La necesidad de efectuar, en muchos casos, procesos de conversión eléctrica-óptica.

12 enero 2014 Posted by | ....BIII-Óptica, 2n Batxillerat-Física | , , | Deja un comentario

El ojo humano y sus anomalías

ojo humanoEl ojo humano también, llamado globo ocular, es un órgano esférico de aproximadamente 2,5 cm de diámetro. 

El cristalino es nuestro sistema óptico, tiene forma de lente biconvexa, es transparente y puede cambiar de forma por efecto de los músculos ciliares, proceso conocido por acomodación, para conseguir un enfoque nítido de la imagen sobre la retina. Las imágenes que se forman en la retina son reales, invertidas y más  pequeñas que los objetos.

Por detrás del cristalino, el ojo está lleno de una sustancia transparente y gelatinosa, laparte posterior llamada humor  vítreo y en la parte anterior está el humor acuoso.

La retina es la capa más interna del ojo. En ella se encuentran las células receptoras sensibles a diferentes tipos  la luz que se llaman conos y bastones. La fóvea es la zona más sensible donde se forman las imágenes más nítidas.

La pupila es un orificio situado en la parte central del iris por el cual penetra la luz al interior del globo ocular. Se trata de una abertura que puede dilatarse y contraerse para regular la cantidad de luz que llega a la retina.

Los millones de nervios que van al cerebro se combinan para formar un nervio óptico que sale de la retina por un punto que no contiene células receptores. Es el llamado punto ciego.


ANOMALÍAS DE LA VISIÓN

La miopía

La miopía es un defecto refractivo consistente en que el ojo es incapaz de enfocar objetos lejanos, haciendo que aparezcan borrosos.

Una persona con miopía tiene dificultades para enfocar bien los objetos lejanos. En el ojo miope, la luz se enfoca delante de la retina debido principalmente a dos posibles causas:

  • que la córnea esté demasiado curvada
  • o que el globo ocular sea demasiado grande. ojo-con-miopia

A medida que cierto objeto se aproxima al ojo, en determinado instante podrá enfocarse en la retina. Debido a ello es que las personas miopes o comúnmente llamadas “cortos de vista” aproximan los objetos para poder visualizarlos de mejor forma.

Correción

En las personas con miopía, para poder enfocar los objetos lejanos sobre la retina, se debe interponer entre ésta y el objeto una lente divergente de potencia negativa, ya sea en la forma de gafas o lente de contacto (lentillas). corregir miopia

La hipermetropía

La hipermetropía es un tipo muy común de error de refracción. Ser hipermetrope significa ser capaz de ver claramente los objetos lejanos, pero los objetos cercanos se ven borrosos.

En la hipermetropia  la imagen visual  se enfoca por detrás de la retina, en lugar de hacerlo  directamente sobre ésta, este fenómeno físico  puede ser debido a dos posibles causas:

  • el cristalino o la córnea son demasiado planos
  • o, más comúnmente, el ojo es demasiado corto para que la luz llegue al punto focal detrás de la retina.

ojo-hipermetropeEn la hipermetropía el ojo es más pequeño de lo normal, y por lo tanto la imagen se enfoca por detrás de la retina, en este defecto el problema principal es la visión cercana muy borrosa y en la mayoría de los pacientes la visión lejana es buena o regular , a menos que la graduación sea muy alta.

Corrección

Para corregir este defecto necesitamos unas lentes convergentes, ya sea en forma de gafas o lentes de contacto, sean capaces de enfocar los objetos cercanos sobre la retina.

coorreccionhipermetropia

El astigmatismo

El astigmatismo generalmente es una imperfección en la curvatura de la córnea, capa transparente que cubre el iris y la pupila del ojo. O puede ser una imperfección del cristalino del ojo. Normalmente, la córnea y el cristalino son suaves y curvos por igual en todas direcciones, lo que ayuda a enfocar los rayos de luz pronunciada y correctamente hacia la retina, en la parte posterior del ojo. Sin embargo, si la córnea o el cristalino no son homogéneamente curvos o suaves, los rayos de luz no son refractados correctamente. A esto se le llama error de refracción. astigmatismo1

El astigmatismo es un defecto refractivo que hace que todo se vea deformado o desenfocado, tanto en visión cercana como en visión lejana. La córnea tiene forma de elipse, esto hace que las imágenes no enfoquen en un punto único como en el ojo normal. astigmatismo

El síntoma más importante del astigmatismo es la percepción de imágenes distorsionadas. La visión es similar al efecto de los espejos deformados, los cuales reproducen objetos demasiado altos, demasiado anchos o demasiado delgados.

El Astigmatismo es un problema común. Mucha gente tiene un astigmatismo tan leve que no afecta su visión. A veces las personas que tienen astigmatismo entrecierran los ojos para poder enfocar mejor los objetos. Esto no daña la visión pero puede causar dolores de cabeza.

CorreccióncorrecciónAstigmatismo

El Astigmatismo puede ir acompañado de miopía (vista corta) o hipermetropía (vista de lejos). El astigmatismo se puede corregir con gafas, lentes de contacto cilindricas compensadoras o también con cirugía.

La Presbicia o Vista cansada.

El ojo sano y normal ve los objetos situados en el infinito sin acomodación enfocados en la retina.

Se llama punto remoto la distancia máxima a la que puede estar situado un objeto para que una persona lo distinga claramente y punto próximo a la distancia mínima.

Un ojo normal será el que tiene un punto próximo a una distancia de unos 25 cm, y un punto remoto situado en el infinito. Si no cumple estos requisitos el ojo tiene algún defecto.

Con el paso de los años se reduce la capacidad de adaptación del cristalino (pierde flexibilidad) y aumenta la distancia a la que se encuentra el punto próximo. Este defecto se llama presbicia y se corrige con lentes convergentes.

16 enero 2013 Posted by | ....BIII-Óptica, 2n Batxillerat-Física | , , , , | 7 comentarios

Prisma óptico. Desviación angular

El prisma óptico está formado por dos superficies planas que forman entre si un ángulo θ (llamado ángulo de refringencia), y que separan dos medios con distinto indice de refracción.

En un prisma hay una doble refracción de la luz. En la primera cara:

α1 = Primer ángulo de incidencia. ( Es el ángulo  incidente del prisma)

β1 = Primer ángulo de refracción.

Lo calculamos aplicando la ley de Snell a la superficie del prisma que incide el rayo. A continuación calculamos geométricamente el ángulo de incidencia en la segunda superficie.

β1 +β2 = θ

β2 = Segundo ángulo de incidencia.

En la segunda cara del prisma hay una segunda refracción, aplicando de nuevo la ley de Snell, calculamos el ángulo de refracción:

α2 = Segundo ángulo de refracción. ( Es el ángulo emergente del prisma)

Para calcular el ángulo de desviación entre el rayo incidente y el rayo emergente, δ , necesitamos unas relaciones entre ángulos.

r1 +r2 = δ

Como también se cumple que:

α1 = β1 + r1

α2 =β2 + r2

Podemos calcular la desviación

( α1 – β1) + (α2 – β2) = δ

α1 + α2 – θ = δ

De esta manera podemos calcular la desviación angular en un prisma.

El ángulo de desviación será mínimo cuando el ángulo incidente al prisma y el emergente sean iguales (α1 = α2)  y también se cumple que (β1 = β2) y podemos afirmar que:

β1 = θ/2

Aplicando la ley de Snell a la primera refracción podemos calcular el indice de refracción del prisma

17 enero 2012 Posted by | ....BIII-Óptica, 2n Batxillerat-Física | , , | Deja un comentario

Exàmens de selectivitat – Òptica

Hem arribat al bloc III: Òptica, ja estem a la meitat del temari.

En aquesta entrada teniu les preguntes dels exàmens de selectivitat, de la Comunitat Valenciana, dels últims anys.

Aneu fent els problemes i els dubtes que tingau els vorem en classe. També podeu fer algun comentari.

Els problemes tenen una màxima puntuació de 2 punts i les qüestions d’1,5 punts.

Exàmens-òptica-2016

Exàmens-òptica-2015

Exàmens-òptica-2014
Exàmens-òptica-2013

Exàmens-òptica-2012

Exàmens-òptica-2011

Exàmens-òptica-2010

Exàmens-òptica-2009

Exàmens-òptica-2008

Exàmens-òptica-2007

Exàmens-òptica-2006

Exàmens-òptica-2005

Exàmens-òptica-2004

Exàmens-òptica-2003

16 enero 2012 Posted by | ....BIII-Óptica, 2n Batxillerat-Física | , | Deja un comentario