¿La luz viaja en línea recta? Describa un experimento que apoye su respuesta
Este artículo ha sido redactado por el doctor Chris Hasegawa. El Dr. Chris Hasegawa fue profesor de ciencias y decano de la California State University Monterey Bay. El Dr. Hasegawa está especializado en la enseñanza de conceptos científicos complejos a los estudiantes. Tiene una licenciatura en Bioquímica, un máster en Educación y su credencial de profesor de la Universidad de California, Davis. Obtuvo su doctorado en Currículo e Instrucción en la Universidad de Oregón. Antes de ser profesor, el Dr. Hasegawa realizó investigaciones bioquímicas en Neurofarmacología en el Instituto Nacional de Salud. También enseñó ciencias físicas y biológicas y fue profesor y administrador en escuelas públicas de California, Oregón y Arizona.
La luz es una parte esencial del día. Te permite ver objetos, formas y colores. De hecho, las pupilas de tus ojos filtran la luz para ayudarte a ver todo lo que te rodea. Como parte de una tarea escolar, es posible que te pidan que demuestres que la luz viaja en línea recta. Puedes hacerlo utilizando artículos domésticos básicos en tres sencillos experimentos.
Si la luz viaja en una trayectoria recta, ¿por qué se refracta?
Hay tres formas en las que la luz puede viajar desde una fuente a otro lugar (Figura \(\PageIndex{1}\)). Puede venir directamente desde la fuente a través del espacio vacío, como desde el Sol a la Tierra. O la luz puede viajar a través de varios medios, como el aire y el vidrio, hasta la persona. La luz también puede llegar después de ser reflejada, como por ejemplo por un espejo. En todos estos casos, la luz se modela como si viajara en líneas rectas llamadas rayos. La luz puede cambiar de dirección cuando encuentra objetos (como un espejo) o al pasar de un material a otro (como al pasar del aire al cristal), pero luego continúa en línea recta o como un rayo. La palabra rayo proviene de las matemáticas y aquí significa una línea recta que se origina en algún punto. Es aceptable visualizar los rayos de luz como rayos láser (o incluso representaciones de ciencia ficción de pistolas de rayos).
Figura \ (\PageIndex{1}): Tres métodos para que la luz viaje desde una fuente a otro lugar. (a) La luz llega a la atmósfera superior de la Tierra viajando a través del espacio vacío directamente desde la fuente. (b) La luz puede llegar a una persona de dos maneras. Puede viajar a través de medios como el aire y el vidrio. También puede reflejarse en un objeto como un espejo. En las situaciones mostradas aquí, la luz interactúa con objetos lo suficientemente grandes como para viajar en línea recta, como un rayo.
La luz viaja en línea recta desde una fuente que rebota en un objeto
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La noción de que una línea recta es el camino más corto sólo se aplica en las geometrías euclidianas. En el caso de una variedad curvada general, de la que nos ocupamos en la RG, hablamos de geodésicas. La luz se curva, en el sentido de que sigue geodésicas curvas, aunque en estas geometrías ya no tiene sentido hablar de líneas rectas: la noción se sustituye por geodésicas. Al seguir geodésicas, siguen recorriendo el camino de menor distancia. Para más detalles sobre las geodésicas en la RG, consulte aquí. Vea también estas preguntas y respuestas relacionadas:
En la relatividad general, la luz sigue la curvatura del espaciotiempo, por lo que cuando la luz pasa alrededor de un objeto masivo, se curva. Esto significa que la luz procedente de un objeto situado en el otro lado se curvará hacia el ojo del observador, al igual que una lente ordinaria.
La luz viaja en línea recta a una velocidad constante de 300 000
Demostrar que la luz viaja en línea recta hasta que choca con un objeto o viaja de un medio a otro y demostrar que la luz puede reflejarse, como el uso de espejos u otras superficies brillantes, y refractarse, como la apariencia de un objeto cuando se observa a través del agua.
La luz viaja en línea recta: Universidad de Hamline (sitio web) – Investigación sencilla en la que los alumnos utilizan una linterna y tres fichas para demostrar y observar que la luz viaja en línea recta.
La luz y las sombras: Learn NC (sitio web) – Los estudiantes descubren que un visor estenopeico, al igual que sus ojos, es un detector de luz; que la luz viaja en línea recta; y que las imágenes se producen por la luz que pasa a través de un pequeño agujero (abertura).
Ejemplo de pregunta: Departamento de Educación Primaria y Secundaria de Massachusetts (sitio web) – Pregunta de respuesta abierta que pone a prueba la comprensión de los alumnos sobre cómo interactúa la luz con diferentes materiales. Los estudiantes pueden ser calificados a partir de una rúbrica proporcionada en la página. http://www.doe.mass.edu/mcas/student/2010/question.aspx?GradeID=5&SubjectCode=sci&QuestionID=12001