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luz y el sonidoluz y el sonidoTema 6Tema 6

1. El sonido y su percepción.

Para nosotros el sonido tiene una importancia extraordinaria, y hemos logrado tres efectos excepcionales:

El lenguaje La música Conservación y la reproducción

¿Cómo se genera el sonido? El sonido se genera por la vibración de los cuerpos.

El sonido consiste en la propagación de la vibración de los cuerpos a través de un medio material (gaseoso, líquido o sólido). Al precisar de un medio material para propagarse decimos que es una onda mecánica.

¿Cómo se representa el sonido?

• La longitud de onda, λ (lambda), la podemos definir como la distancia que separa dos puntos máximos de la onda.

• La amplitud, A, es la máxima altura que alcanza la onda.• La frecuencia, f, es el número de oscilaciones que se producen cada segundo.• El periodo, T es el tiempo que dura una oscilación completa. f=1/T.• En el S.I. λ y A se miden en m; f en oscilaciones/s, unidad denominada hercio

(Hz), y T en s.

La reflexión del sonido

• Es uno de los fenómenos característicos de los movimientos ondulatorios. Cuando la onda sonora incide sobre una pares sólida la onda se refleja como lo haría una pelota que siguiera el mismo camino.

• Normal: es la línea perpendicular a la pared en el punto que la alcanza la onda sonora.

• Rayo: línea que indica la propagación de la onda.

Leyes de la reflexión:

• Primera ley: el rayo incidente, la normal y el rayo reflejado están en el mismo plano.

• Segunda ley: el ángulo de incidencia y el de reflexión son iguales.

• Producir ondas sonoras requiere una energía. Esta energía se transmite y distribuye por todo el medio de propagación.

• El sonido transmite información.

• El sonido se transmite por diferentes medios, pudiéndose calcular su velocidad de propagación con la expresión: v = λ/T

Aire a 20ºC → 340 m/s

Aire a 0ºC → 331 m/s

Agua de mar → 1500 m/s

Madera → 3900 m/s

Acero → 5100 m/s

Cualidades del sonido

• Intensidad del sonido: depende de la energía con la que vibra la fuente que lo genera

• Tono: viene dado por la frecuencia del sonido. Tonos altos tienen alta frecuencia. Los graves son de baja frecuencia.

• Timbre: cualidad que nos permite diferenciar sonidos de igual intensidad y tono, procedentes de instrumentos diferentes.

Anatomía del oído.

• El oído transforma las vibraciones exteriores en impulsos nerviosos que envía al cerebro

Nuestra sensación de sonido es la interpretación que el cerebro hace de las vibraciones del aire.

• Las personas jóvenes pueden apreciar aproximadamente entre 20 y 20000 Hz.• Las personas adultas entre 100 y 10000 Hz

• Algunos animales, como el perro y el murciélago, son capaces de percibir por encima de los 20 kHz.

20000200020020Frecuencia (Hz)

UltrasonidosAgudosMediosGravesSonidos

2. Utilización tecnológica del sonido. Contaminación acústica.

La captación del sonido: el micrófono funciona de forma semejante al oído. Una membrana metálica, análoga al tímpano, recoge las vibraciones del exterior y las transforma, mediante un pequeño electroímán, en impulsos eléctricos que son transmitidos por unos cables (como el nervio auditivo) hasta un dispositivo que los amplifica o los graba.

El sonar es un aparato, semejante a un altavoz, que es capaz de transformar las ondas eléctricas en movimientos sonoros dentro del agua. Lo utilizan los submarinos para localizar posibles obstáculos, los pesqueros para localizar bancos de peces,…. Es muy utilizado en medicina para realizar ecografías

La contaminación acústica.

• Los innumerables y potentes ruidos de la ciudad producen irritabilidad, aturdimiento y falta de concentración en el trabajo.

• La insonorización del hogar, la protección del hogar, la protección con barreras acústicas, la prohibición de circular vehículos ruidosos, etc…, es defender nuestro hogar.

• Los sonidos con intensidades de 120 dB o más pueden romper la membrana del tímpano y provocar sordera

3. La luz y sus propiedades

La luz es una onda electromagnética que surge de los átomos con alto contenido energético, y se propaga por el vacío a la increíble velocidad de 300000 km/s.

Dependiendo de su frecuencia hay distintos tipos de ondas electromagnéticas.

Propagación de la luz en la materia.

• La luz no necesita ningún medio para su propagación.

• Dependiendo de cómo se comportan los materiales frente a la luz, podemos clasificarlos en:

• Transparentes: dejan pasar la luz y nos permiten ver imágenes a través de ellos.

• Translúcidos: dejan pasar la luz, pero no permiten ver imágenes.• Opacos: no permiten el paso de la luz.

Geometría de la propagación de la luz

• La luz se propaga en línea recta, en todas las direcciones y forma sombras.

• El rayo de luz es una línea recta que utilizamos para representar la dirección y sentido en que se propaga la luz.

Comprobamos cómo se propaga la luz

La reflexión de la luz

• La luz, como cualquier otra onda, se refleja cuando incide sobre un medio material, con las mismas leyes de reflexión que el sonido.

• Reflexión especular: cuando la luz se refleja sobre una superficie pulida. Puede formar imágenes, como la de un espejo.

• Reflexión difusa o difusión. Cuando la superficie reflectora presenta irregularidades, los rayos de luz son reflejados en todas direcciones.

La refracción de la luz

• La refracción de la luz consiste en el cambio de dirección que experimenta un rayo de luz al pasar de un medio de propagación a otro, debido a que se propaga con distinta velocidad.

El color y la dispersión de la luz

• El color: las distintas ondas electromagnéticas que componen el espectro visible solo se diferencian en su longitud de onda y, por tanto, en la frecuencia.

• Las ondas electromagnéticas no tienen color, los colores son una creación de nuestro cerebro.

• Cuando vemos un objeto de un color es porque dicho objeto no absorbe las radiaciones que nuestro cerebro interpreta con ese color.

• Cuando la luz se refracta, también se separan las ondas de distintas frecuencias, los distintos colores. A esto lo llamamos dispersión (arco iris)

4. Manipulamos la luz.

Imágenes en movimiento: nuestra retina capta una imagen que permanece aproximadamente 1/20 s. Así antes de que haya desaparecido una totalmente de nuestra mente ya se ha superpuesto la siguiente, creando la sensación de movimiento.

Formación de imágenes: Imágenes en pantallas: imágenes reales. Llamamos imágenes reales a

las que pueden formarse sobre una pantalla. Las imágenes reales están siempre invertidas y de izquierda a derecha, respecto del objeto.

Imágenes en espejos: imágenes virtuales. Las imágenes virtuales no pueden proyectarse, pero las capta nuestro ojo. Las imágenes en los espejos están invertidas de atrás adelante, perpendicularmente al espejo, pero no de arriba abajo ni de izquierda a derecha.

Las lentes

• Una lente es un vidrio, o un plástico transparente, que tiene una forma semejante a una lenteja, con las caras en forma de casquetes esféricos.

• Se utilizan para conseguir diversos instrumentos ópticos.• Su funcionamiento se basa en el fenómeno de la refracción de la luz y

se pueden clasificar en convergentes y divergentes.• Lentes convergentes: hacen converger en un punto los rayos de luz

paralelos. El punto de convergencia se llama foco. Las cosas se ven más grandes.

• Lentes divergentes: hacen divergir los rayos de luz que llegan paralelos. Divergen como si procedieran de un punto llamado foco. Se ven los objetos más pequeños.

Comportamiento de las lentes

5. Percibimos la luz El órgano de la visión: el ojo es

semejante a una cámara fotográfica, de una complejidad y perfección extraordinaria.

Córnea: tejido transparente que protege el ojo.

Iris: músculo con forma de disco perforado (diafragma) que se regula automáticamente. La abertura que deja pasar la luz se llama pupila.

Cristalino: lente convergente que modifica su curvatura para que la imagen que se forme en la retina quede enfocada.

Humor: líquido viscoso y transparente que rellena el ojo.

Retina: tejido situado en la parte posterior del ojo formado por neuronas y terminaciones nerviosas.

La retina

• Las pequeñas células de la retina transforman la luz en impulsos eléctricos, transmitiéndose, a través del nervio óptico, hasta el cerebro donde se produce la visión. Hay dos clases de células:

• Bastones: envían señales al cerebro cuando captan las ondas luminosas. Con estas señales el cerebro forma una imagen sin color.

• Conos: Son capaces de diferenciar las frecuencias de las ondas luminosas, lo que el cerebro interpreta como color.

Los defectos de la visión y su corrección

• La mayoría de los defectos de la visión se producen porque la imagen no se forma sobre la retina, y esto se puede deber a dos causas:

2. El globo ocular, que normalmente no es perfectamente esférico, resulta demasiado alargado o corto.

3. El cristalino, que es una lente flexible, no es capaz de ajustar la curvatura para que la imagen se forme en la retina.

• La miopía: un ojo que presente este defecto forma la imagen delante de la retina. Se corrigen con lentes divergentes.

• La hipermetropía: en este caso la imagen se forma detrás de la retina. Se corrige con lentes convergentes.

• El astigmatismo: las imágenes aparecen distorsionadas debido a que la córnea está algo deformada. Se corrige con lentes cilíndricas.