ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS EN UNA INTERFASE. María E. Lavagna, Nieves N. Baade y Gustavo Rébora volta.ing.unlp.edu.ar
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- Rubén Santos Sáez
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1 IV Congresso RIBIE, Brasilia 1998 ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS EN UNA INTERFASE María E. Lavagna, Nieves N. Baade y Gustavo Rébora volta.ing.unlp.edu.ar Resumen Se presenta un software educativo, desarrollado en la Facultad de Ingeniería de la U.N.L.P, el cual ha sido utilizado como una estrategia didáctica en los cursos de óptica del área básica. Está preparado, en forma interactiva y de manera que el que lo utilice deba interpretar por sí mismo las condiciones del modelo y predecir comportamientos y resultados de la propagación de las ondas electromagnéticas en distintos medios. Introducción Los cambios en el proceso educativo, sólo se cristalizan cuando los protagonistas del mismo se involucran en él. Por lo que el sólo hecho de incorporar herramientas informáticas al trabajo áulico, no produce ningún compromiso de transformación educativa. Porque sentimos la responsabilidad de ser partícipe de ella, es que estamos trabajando en incorporar los medios alternativos como herramientas didácticas, en particular se desarrollan software en función de las dificultades observadas en la comprensión de los temas por parte de los alumnos. Por qué la necesidad a veces de producir software propios en el contexto educativo y no hacer uso directo de los ya existentes en el mercado?. La respuesta en principio se sustenta en: a) que los software comerciales no siempre satisfacen las metas de aprendizaje- enseñanza. Esto se debe a que su incorporación directa implica adaptar las estrategias didácticas, aceptar el nivel de los contenidos, como así su organización. Puesto que este producto comercial, ha sido pensado teniendo en cuenta cierto perfil docente- alumno, de acuerdo a las particularidades de alguna comunidad educativa. Es cierto que "desde una perspectiva de globalización y mundialización social (Sancho Gil, 1996), esto no debería ser cuestionado, pero la realidad es que aún no están dada todas condiciones en todos los países, para que la tarea educativa se pueda identificar con estas perspectivas. b) que hoy se debe reflexionar sobre el curriculum que permita enfatizar la enseñanza de procesos y habilidades del pensamiento, con lo cual los contenidos de la curricula se deben
2 adaptar y ser repensados para contenerse en una realidad temporal académica. Tarea que se debe gestar en cada medio institucional, porque de otra manera seria aceptar que es posible predecir con exactitud la base de conocimientos que necesitan los ciudadanos productivos en la era de la globalización de la información orientada a los servicios. Además, es imposible cubrir toda la información en el lapso de una vida. Pero, indudablemente, podemos estar seguros de que todos los ciudadanos necesitarán resolver problemas, pensar creativamente y seguir aprendiendo. (Resnik-Klopfer, 1996). c) que no siempre podemos contar con que los software comerciales cubran conceptualizaciones generatrices que permitan abarcar temas específicos. d) que se puede modificar en forma inmediata y continua las dificultades que presenta al alumno este material didáctico en su proceso de aprendizaje. e) que es un material preparado sin fines comerciales, y por lo tanto se puede facilitar gratuitamente a los usuarios para un uso personal externo al ámbito institucional. Metodología de aplicación del software Se propone a través de una guía, cuestiones para que el alumno pueda: seleccionar en la información lo relevante de lo irrelevante, determinar las variables a controlar, identificar el modelo de la simulación del fenómeno y contrastarlo con su propia representación mental, y en particular fortalecer las abstracciones involucradas en el modelo de onda (amplitud, fase, frecuencia, polarización) y conciliarlas adecuadamente con los observables experimentales (intensidad, cromaticidad, coherencia). DESCRIPCIÓN DE LAS PANTALLAS DEL SOFTWARE Pantalla Principal: Ver Figura 1 Figura 1
3 Es de tipo interactiva y consta de tres campos: Controles, Datos y Simulación 1. Controles Ver Figura 2 Figura de datos: instrucciones para cambiar datos 1.2. para la visualización: girar cámara: varía la perspectiva de la imagen produciendo rotaciones en el espacio Simulación. zoom: permite la ampliación de la escala (Ver Figura 1) detener: congela la propagación de la onda en cualquier instante disparo: comienza la simulación de la propagación en el espacio de simulación 2.Datos: Ver Figura 3 Cuadro donde figuran:
4 Figura 3 Los valores de las variables significativas: n i, n t, θ i,.θ t, y φ 0., que pueden modificarse. La precisión con que pueden elegirse es de 2 décimas para los índices y de 5º para los ángulos. El ángulo de polarización y el ángulo critico, determinados por el programa de acuerdo a los valores elegidos en 1. Los colores que caracterizan a los vectores campo eléctrico y magnéticos incidentes. 3.Simulación: Espacio donde se representan plano de incidencia plano de separación entre los dos medios. caminos: Dirección de propagación de las ondas (visualización optativa). (Ver Figura 4) los planos perpendiculares al plano de incidencia que contienen a los vectores campo (visualización optativa). (Ver Figura 5)
5 Figura 4 Figura 5 La propagación de la(oem) incidente y las correspondientes reflejada y trasmitida a partir de su incidencia en la interfase: Dicha propagación se simula visualizando las distintas posiciones que tomaría un conjunto de vectores que representa los diferentes estados del campo eléctrico durante un período. optativo idem para los campos
6 eléctrico y magnetico. (visualización optativa que comienza con el comando disparo). (Ver secuencia de Figuras 6, 7, 1 y 8). Figura 6 Figura 7 Figura 8
7 4. Pantalla Convención: Figura 9 Gráfico que indica el estado de polarización de las componentes paralelas y perpendicular al plano de incidencia del vector campo eléctrico, a partir de las cuales se dedujeron las ecuaciones de Fresnel utilizadas en el programa del software. No se indica la polarizacióndel vector campo magnético, la que se determina a través el vector de Poynting. Definición del ángulo φ 0, determinado por la dirección del vector campo eléctrico de la onda incidente y el plano de incidencia. Figura 9 5. Pantalla Coeficientes de Fresnel: representación gráfica de los coeficientes de amplitud en función del ángulo de incidencia. Esta representación para medios homogéneos, isotrópicos y lineales, tanto para reflexión externa como interna es calculada y graficada por el programa del software de acuerdo a los datos ingresados.
8 (Hecht-Zajac,1977) Figura 10 Referencias Hecht, E-Zajac, A (1977). Óptica. Capítulo 4. Pag. 75 a 83 Resnick Sancho Gil, J (1996). La educación en el tercer milenio. Variaciones para una sinfonía por componer. Tercer Congreso de Informática Educativa
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