Grado 9
  1. Mechanics  1.1. Movimiento  1.1.1. Tipos de movimiento  1.1.2. Distancia y desplazamiento  1.1.3. Velocidad y Rapidez  1.1.4. Aceleración  1.1.5. Representación gráfica del movimiento  1.1.6. Ecuaciones de movimiento  1.1.7. Movimiento uniforme y no uniforme  1.1.8. Caída libre y aceleración debido a la gravedad  1.1.9. Velocidad relativa  1.1.10. Movimiento circular  1.2. Leyes de la fuerza y el movimiento  1.2.1. El concepto de fuerza  1.2.2. La primera ley del movimiento de Newton  1.2.3. Segunda ley del movimiento de Newton  1.2.4. Tercera ley del movimiento de Newton  1.2.5. Inercia y tipos de inercia  1.2.6. Movimiento  1.2.7. Conservación del momento  1.2.8. Aplicación de las leyes de Newton en la vida diaria  1.2.9. Tipos de Fuerzas (Contacto y No Contacto)  1.2.10. Fricción y sus efectos  1.3. Fuerza gravitacional  1.3.1. La ley de la gravitación universal de Newton  1.3.2. Importancia de la Fuerza Gravitacional  1.3.3. Aceleración debido a la gravedad  1.3.4. Caída libre e ingravidez  1.3.5. Masa y peso  1.3.6. Variación de g con altura y profundidad  1.3.7. Leyes del movimiento planetario de Kepler  1.3.8. Satélites y sus órbitas  1.4. Trabajo, Energía y Potencia  1.4.1. Concepto de trabajo  1.4.2. Acciones positivas y negativas  1.4.3. Trabajo realizado por fuerza constante y variable  1.4.4. Energía y sus formas  1.4.5. Energía cinética y energía potencial  1.4.6. La ley de conservación de la energía  1.4.8. Unidad comercial de energía  1.4.9. Teorema trabajo-energía  1.5. Máquinas simples  1.5.1. Tipos de máquinas simples  1.5.2. Ventaja mecánica  1.5.3. Eficiencia de la máquina  1.5.4. Palancas y sus tipos  1.5.5. Poleas y planos inclinados  1.5.6. Engranajes y sus usos
  2. Propiedades de la materia  2.1. Estados de la materia  2.1.1. Sólidos, líquidos y gases  2.1.2. Propiedades de los diferentes estados de la materia  2.1.3. Cambio en el estado de la materia  2.1.4. Plasma y condensado de Bose-Einstein  2.2. Densidad y presión  2.2.1. Concepto de densidad y densidad relativa  2.2.2. Presión en sólidos, líquidos y gases  2.2.3. La ley de Pascal y sus aplicaciones  2.2.4. Presión atmosférica y sus variaciones  2.2.5. Tensión superficial y capilaridad  2.3. Flotabilidad y el principio de Arquímedes  2.3.1. Fuerza de flotación  2.3.2. Principio de Arquímedes  2.3.3. Aplicaciones del Principio de Arquímedes  2.3.4. objetos que flotan y se hunden  2.3.5. Teoría de la Flotación y el Principio de Arquímedes
  3. Calor y Termodinámica  3.1. Temperatura y calor  3.1.1. Concepto de calor y temperatura  3.1.2. Medición de temperatura  3.1.3. Escalas de temperatura  3.2. Transferencia de calor  3.2.1. Conducción del calor  3.2.2. Convección del calor  3.2.3. Radiación de calor  3.2.4. Aplicaciones de la transferencia de calor  3.2.5. Conductividad térmica  3.3. Thermal expansion  3.3.1. Expansión de sólidos, líquidos y gases  3.3.2. Expansión anómala del agua  3.3.3. Aplicaciones de la expansión térmica  3.4. Capacidad calorífica específica y calor latente  3.4.1. Concepto de capacidad calorífica específica  3.4.2. Medición y aplicaciones del calor específico  3.4.3. Calor latente de fusión y vaporización  3.4.4. Motores de calor y eficiencia
  4. Ondas y sonido  4.1. Ondas y sus tipos  4.1.1. Ondas mecánicas y electromagnéticas  4.1.2. Ondas Longitudinales y Transversales  4.1.3. Propiedades de las ondas  4.1.4. Longitud de onda, frecuencia y velocidad de la onda  4.1.5. Superposición de ondas  4.2. Ondas sonoras  4.2.1. Naturaleza y transmisión del sonido  4.2.2. Velocidad del sonido en diferentes medios  4.2.3. Reflexión del sonido y eco  4.2.4. Sonar y ultrasonido  4.2.5. Resonancia y pulsación  4.3. Características del sonido  4.3.1. Intensidad, volumen y calidad del sonido  4.3.2. Efecto Doppler en el sonido
  5. Iluminación y Óptica  5.1. Reflexión de la luz  5.1.1. Leyes de la reflexión  5.1.2. Reflexión desde un espejo plano  5.1.3. Reflexión en un espejo esférico  5.1.4. Formación de imágenes por espejos cóncavos y convexos  5.1.5. Aplicaciones de la Reflexión  5.2. Refracción de la luz  5.2.1. Leyes de la refracción  5.2.2. Índice de refracción  5.2.3. Refracción a través de una lámina de vidrio  5.2.4. Refracción en el agua y el aire  5.2.5. Lentes y sus tipos  5.2.6. Formación de imágenes por lentes convexas y cóncavas  5.2.7. Reflexión interna total y sus aplicaciones  5.3. Dispersión y dispersión de la luz  5.3.1. Espectro de la luz blanca  5.3.2. Prismas y Dispersión  5.3.3. Efecto Tyndall y cielo azul
  6. Electricidad y Magnetismo  6.1. Carga eléctrica y electricidad estática  6.1.1. El concepto de carga eléctrica  6.1.2. Carga por fricción, contacto e inducción  6.1.3. Electroscopio y su funcionamiento  6.2. Electricidad Corriente  6.2.1. El concepto de corriente eléctrica  6.2.2. Ohm's Law and Resistance  6.2.3. Factores que afectan la resistencia  6.2.4. Circuitos en Serie y Paralelo  6.2.5. Heating effect of electric current  6.2.6. Potencia y energía eléctricas  6.3. Magnetismo  6.3.1. Imanes naturales y artificiales  6.3.2. Propiedades de los imanes  6.3.3. Magnetismo de la Tierra  6.3.4. Campo magnético y líneas de campo  6.3.5. Electroimanes y sus aplicaciones
  7. Física Moderna  7.1. estructura del átomo  7.1.1. Estructura Atómica y Partículas Subatómicas  7.1.2. Electrones, Protones y Neutrones  7.1.3. Modelo de Rutherford y Bohr  7.2. Radiactividad  7.2.1. Tipos de emisiones radiactivas  7.2.2. Vida media y desintegración radiactiva  7.2.3. Usos y Peligros de la Radiactividad
  8. Ciencia espacial y astronomía  8.1. El universo y sus componentes  8.1.1. Estrellas y galaxias  8.1.2. Planetas y Sistema Solar  8.2. Satélites  8.2.1. Satélites naturales y artificiales  8.2.2. Uso de satélites

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Espectro de la luz blanca


Introducción

El estudio de la luz es un tema fascinante en el campo de la física. De los muchos fenómenos asociados con la luz, dos de los más interesantes son la dispersión y la dispersión. Estos fenómenos nos ayudan a comprender el espectro de la luz blanca, que incluye la gama de colores visibles para el ojo humano. En esta lección, exploraremos cómo se forma el espectro de la luz blanca y qué papel juegan la dispersión y la dispersión en este proceso.

¿Qué es la luz blanca?

La luz blanca suele considerarse incolora o simplemente "blanca", pero en realidad está compuesta por muchos colores mezclados. Cuando miramos la luz solar o la luz de una bombilla LED blanca, en realidad estamos viendo esta mezcla de colores. La luz blanca está compuesta por colores visibles con diferentes longitudes de onda, que van desde el rojo hasta el violeta.

Comprendiendo el espectro de la luz blanca

El espectro de la luz blanca se representa a menudo a través de la dispersión de la luz. La dispersión es la separación de la luz en sus colores componentes por refracción. Esto se puede ver cuando la luz pasa a través de un prisma. El prisma dobla la luz en diferentes ángulos dependiendo de la longitud de onda, resultando en un espectro de colores.

Índice de refracción de materiales:
  • Rojo: 1.520
  • Naranja: 1.526
  • Amarillo: 1.530
  • Verde: 1.540
  • Azul: 1.550
  • Índigo: 1.560
  • Violeta: 1.570

Ejemplo visual: Un experimento simple con un prisma

Considere un prisma de vidrio con un haz de luz blanca que entra a través de una de sus caras:

La luz blanca se refracta en cada superficie del prisma. Cada color en el espectro de luz se dobla en un ángulo diferente debido al índice de refracción diferente. Esta refracción dentro del prisma esparce la luz en un espectro de colores.

Papel de la refracción y la dispersión

La luz viaja a diferentes velocidades a través de diferentes materiales. Esta diferencia de velocidad ocurre porque los materiales tienen diferentes densidades ópticas. El índice de refracción de un medio determina cuánto doblará o refractará la luz al pasar a través de él. Las diferentes longitudes de onda de la luz, que vemos como diferentes colores, son cada una refractadas en diferentes cantidades. Esto es lo que causa la dispersión.

Ley de Snell: n1 * sin(θ1) = n2 * sin(θ2)

donde n1 y n2 son los índices de refracción de los dos medios, y θ1 y θ2 son los ángulos de incidencia y refracción, respectivamente.

Espectro visible

El espectro visible es una banda estrecha del espectro electromagnético que puede ser vista por el ojo humano. Los colores principales que se ven van del rojo al violeta:

  • Rojo: mayor longitud de onda (aproximadamente 700 nm)
  • Naranja: (alrededor de 620 nm)
  • Amarillo: (aproximadamente 580 nm)
  • Verde: (aproximadamente 530 nm)
  • Azul: (aproximadamente 470 nm)
  • Índigo: (aproximadamente 425 nm)
  • Violeta: menor longitud de onda (aproximadamente 400 nm)

Dispersión de la luz

La dispersión es otro fenómeno importante relacionado con el espectro de la luz blanca. Ocurre cuando la luz es redirigida al pasar por un medio. Es particularmente notable en la atmósfera y es causada por partículas y gases que dispersan la luz en diferentes direcciones.

Ejemplo visual: Dispersión de Rayleigh

luz blanca entrante luz dispersa

La dispersión de Rayleigh explica por qué el cielo aparece azul. Las moléculas en la atmósfera dispersan más las longitudes de onda más cortas (azules) que las longitudes de onda más largas (rojas). Debido a este efecto de dispersión, vemos un cielo azul en lugar de blanco durante el día.

Ejemplos cotidianos

El espectro de la luz blanca no es solo un concepto teórico, sino que también se puede observar en la vida cotidiana.

Arcoíris

Los arcoíris se forman cuando la luz solar se refracta y refleja dentro de las gotas de lluvia, provocando la dispersión. Las gotas de lluvia actúan como pequeños prismas. A medida que la luz solar entra en la gota de lluvia, se refracta, causando que la luz se disperse en sus colores componentes. Parte de la luz se refleja en la parte posterior de la gota y se refracta nuevamente al salir, creando un hermoso arco de espectro en el cielo.

Condiciones para un arcoíris: 
1. Luz solar 
2. Gotas de agua en el aire 
3. Observador entre la luz solar y las gotas

Burbujas de jabón

Los colores brillantes en una burbuja de jabón son causados por la interferencia de las ondas de luz que se reflejan en la delgada película de jabón. Parte de la luz se refleja en la superficie exterior de la película, mientras que otra luz entra en la película y se refleja en la superficie interior. Las diferencias en las trayectorias seguidas por estas ondas de luz hacen que interfieran entre sí, causando que algunos colores se realcen y otros se cancelen.

Puesta y salida del sol

El color del cielo cambia en la puesta y salida del sol debido al camino más largo que recorre la luz a través de la atmósfera. A medida que el Sol está más bajo en el cielo, las longitudes de onda rojas y naranjas dominan, ya que las longitudes de onda más cortas (azules) se dispersan fuera de la línea de visión. Este fenómeno se amplifica por las partículas atmosféricas, resultando en colores brillantes en el horizonte.

Dispersión vs. dispersión: Diferencias clave

Aunque ambos involucran la propagación de la luz, la dispersión y la dispersión tienen mecanismos y efectos diferentes:

  • Dispersión es específicamente causada por las diferentes longitudes de onda que se doblan en diferentes ángulos, principalmente a través de la refracción.
  • Dispersión ocurre cuando la luz es desviada por partículas o moléculas sin cambiar la longitud de onda, lo que se puede ver claramente en la dispersión de Rayleigh.

Conclusión

El espectro de la luz blanca revela un mundo de colores vibrantes y principios fascinantes de la física. Comprender cómo la luz se propaga a través de prismas y se dispersa a través de la atmósfera enriquece nuestra comprensión de los fenómenos visuales cotidianos. A medida que exploramos la refracción, la dispersión y la dispersión, obtenemos una visión tanto de la física de la luz como de la impresionante belleza que crea en el mundo natural.


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