QUÉ COLORES HAY EN LA LUZ SOLAR? (Guía para profesor)

Transcripción

1 Actividad indagativa en Ciencias: QUÉ COLORES HAY EN LA LUZ SOLAR? (Guía para profesor) El Sol es una fuente natural de luz visible, y otras radiaciones (rayos) no visibles como los rayos UV y rayos infrarrojos. Recibimos directamente luz solar cuando estamos de día e indirectamente en las noches de Luna: cuando los rayos de ésta chocan y rebotan con los objetos de nuestro entorno, podemos verlos en colores. En cambio, cuando los rayos atraviesan completamente un objeto decimos que es transparente. Pero, de qué color vemos esta luz?, es siempre igual o puede cambiar? CONCEPTOS PARA ABORDAR: Luz visible, fuentes de luz, trayectoria de la luz, propiedades de la luz (reflexión, dispersión, transmisión), arco iris, espectro electromagnético de la luz, espectros de emisión de los elementos químicos, espectros de absorción de los elementos químicos. HABILIDADES CIENTÍFICAS PARA TRABAJAR: Observar, preguntar, predecir, construir, tomar registros, analizar evidencias, comunicar resultados, formular conclusiones. Materiales (por grupo de 3 alumnos): - 1 caja de fósforos grande. - Témpera negra - 1 pincel. - Cinta aislante eléctrica (huincha aisladora) negra. - ¼ de un CD (virgen o grabado, pero que mantenga sin piquetes la lámina grabable). - 1 tijera. - Cinta adhesiva de papel (masking tape). - Scotch - 2 tiras de lámina de cobre de 3x1 cm. - 1 Regla de 30 cm - 1 lápiz de mina Para uso del(la) profesor(a): - 1 cortacartón - 1 tijera para trozar pollo o para cortar lata. - Guantes de seguridad y antiparras PROCEDIMIENTO Nota: El objeto que se construirá puede ser trabajado de manera conjunta con la asignatura de Educación tecnológica.

2 PROCEDIMIENTO Reúna en grupos de tres integrantes a sus estudiantes. Sin entregarles los materiales, realice: a) Inicio: Puede detectar ideas previas del tema a través de algunas preguntas abiertas o dirigidas, por ejemplo: - Qué tipo de fuente lumínica es el Sol? R: Es una fuente lumínica natural - Cuándo podemos ver la luz del Sol? R: Cuando es de día, y en las noches de Luna (no olvidar que la Luna refleja la luz del Sol, en rigor lo que llamamos luz de Luna es también luz solar. - Qué ocurre cuando iluminamos un objeto opaco con luz solar?, por qué? R: Es visible en colores, porque los rayos de luz solar chocan y rebotan en su superficie. - Qué le ocurre cuando iluminamos un objeto transparente con luz solar? (ej. Un vidrio de ventana) R: Puede transmitirla a través de él, y vemos lo que hay al otro lado de él en colores. - De qué color vemos la luz solar?, por qué? R: Podemos verla de varios colores: blanca amarillenta (a mediodía), anaranjada (al atardecer o amanecer), o en casos raros azul (cuando hay nubes de humo interpuestas en el horizonte). Esto es porque la luz solar es una mezcla de varios colores de luz. b) Desarrollo: 1) Una vez respondidas dichas preguntas plantee la pregunta de investigación: Qué colores hay en la luz solar? 2) Y luego de ello, pídale a sus estudiantes que planteen su hipótesis. Anímelos a que discutan sus hipótesis individuales con sus compañeros, hasta que puedan consensuar una hipótesis grupal. Hipótesis: Los estudiantes deben responder la pregunta con explicaciones simples y breves. Estimúlelos a que sus respuestas se puedan someter a prueba experimental. Si no responden, puede guiarlos con preguntas como estas: - Qué le ocurre a la luz solar cuando pasa a través de gotitas de agua como las de una cascada? - Por qué la luz del sol no se ve del mismo color al atardecer que a mediodía? 3) A continuación, según la disponibilidad de materiales y de horas de asignatura, usted puede decidir diversas alternativas para comprobar las hipótesis (uso de prismas, de esferas de vidrio talladas, un rociador de agua, etc. En este caso, presentamos una propuesta de construcción de un espectroscopio, objeto que hace las veces de un prisma, pero que puede confeccionarse con materiales desechados y de uso escolar:

3 Construcción de espectroscopio: Entrégueles los materiales a sus estudiantes, y pídales que efectúen las siguientes instrucciones: I. Marcar un recuadro de 2 cm de ancho por 1 cm de largo en la cara superior de la caja de fósforos. Luego, usted recorte usando un cortacartón. II. Corte la tapa posterior de la caja de fósforos, y también la pieza de cartón que divide los compartimentos para los fósforos. III. IV. Pintar con témpera negra el interior de la caja, salvo las zonas que quedan cubiertas por el compartimiento para los fósforos. Asegurar este último con cinta aislante negra. Una vez seca la témpera, sellar con cinta aislante negra todas las rendijas por donde pudiera colarse la luz dentro de la caja, cuidando de dejar descubierto solamente los recuadros recortados. V. Mientras sus alumnos pintan, usted puede ir cortando los cds en cuatro partes iguales, utilizando la tijera para trozar pollo. Proteja la película de grabado del disco pegando una tira de cinta de papel en las franjas por donde hará los cortes. Tenga precaución de ponerse guantes de seguridad y antiparras mientras efectúa esta maniobra, ante una eventual proyección de partículas. VI. Pegar un trozo de cd en la cara interna de la base de la caja, dejando la película grabable orientada hacia la base. VIII. VII. Unir los dos trozos de cobre, dejando una mínima separación entre ambas láminas (una rendija). Para esta tarea, pueden asegurar la rendija y las láminas de cobre pegando trozos pequeños de scotch. Finalmente, pegar las láminas de cobre a lo largo del recuadro vacío, desde su cara interna. Uso del espectroscopio: IX. Mirar el trozo de CD través del espacio abierto en la cara posterior de la caja, cuidando que la luz penetre solo por la rendija de la cara superior. X. Para mejores resultados se recomienda usarlo a exposición solar directa. Puede contrastarse observaciones a distintas horas del día. ANÁLISIS DE RESULTADOS

4 Revisar si la hipótesis coincide con lo observado en el experimento Ahora vuelva a hacerles las preguntas a sus estudiantes: qué colores hay en la luz solar?, se ven los mismos colores a distintas horas del día?, por qué ocurre eso?. Escuche las respuestas de los estudiantes, y pídales que comuniquen sus hipótesis. Pregúnteles si coinciden o no con la evidencia observada en el experimento. Estimúlelos a que comuniquen qué les llevó a pensar su hipótesis y que fue lo nuevo que aprendieron. EXPLICACION DE LO OCURRIDO EN EL EXPERIMENTO: Explíqueles a sus estudiantes cómo ocurrió lo observado en el experimento, tratando de establecer vínculos con contenidos que estén estudiando actualmente, que hayan aprendido en unidades o cursos anteriores. Qué ocurrió?: La luz solar es un tipo de luz a la que llamamos luz blanca, la cual es una mezcla de distintos colores: violeta, azul, celeste, verde, amarillo, naranjo y rojo. Cuando la hacemos pasar a través de una rendija estrecha, se produce un fenómeno llamado dispersión: la luz se divide en los distintos colores que la componen debido a que las ondas correspondientes a cada color curvan su trayectoria en ángulos distintos. De esta manera, se observa que dichos colores se encuentran siempre dispuestos en el mismo orden. Durante el día, varía la cantidad de luz de los distintos colores de la luz solar que nos llegan: A mediodía, nos llegan todos pero el azul y el violeta lo hacen en cantidades mínimas. Al atardecer, se van restando los otros colores hasta que nos quedan sólo el naranjo y el rojo. c) Cierre: Explique a sus estudiantes las aplicaciones que pueden tener la experiencia trabajada. Aplicaciones: Cuando este fenómeno se produce por efecto de las precipitaciones (lluvia, rocío) le denominamos arcoíris, y las gotitas son el medio donde la luz solar se dispersa. También se observa en los halos solares o lunares, por efecto de la dispersión en los microcristales de hielo suspendidos en las nubes. También es posible dispersar la luz de otras fuentes: ampolletas incandescentes, ampolletas de ahorro de energía, tubos fluorescentes, luces de neón, de xenón, del alumbrado público, etc. Cada una de ellas está compuesta por una mezcla específica de colores, a la que se denomina espectro. Una sustancia química cuando encandece (emitir luz al ser calentada) presenta un espectro característico, de manera análoga a una huella dactilar. Los astrónomos utilizan esta información para conocer la composición química de estrellas, galaxias, planetas, e incluso la composición del suelo de un planeta, cuando una sonda puede tomar muestras de minerales y calentarlas.

5 COSTOS APROXIMADOS DEL EXPERIMENTO (por curso de 45 alumnos): - 1 lámina de cobre de 20x30 cm - 5 cds vírgenes - 1 botella de témpera negra de 250 ml - 1 rollo de cinta aislante eléctrica negra - 1 rollo de masking tape $1190 $2500 $1390 $300 $590 Total $5970 SEGURIDAD Tenga precaución que sus estudiantes: - No se corten o pincharse con las láminas de cobre, o con los trozos de cd. - No miren al sol directamente con los ojos o usando espejos. - El profesor debe tener precaución al cortar los cd, ya que podrían proyectarse pequeños trozos si la maniobra se efectúa de manera brusca. ESTÁNDARES CURRICULARES Esta experiencia puede ser utilizada como un complemento para la clase de Ciencias Naturales en el curso 3 básico, de acuerdo con los contenidos mínimos obligatorios dictados por el MINEDUC en las Bases Curriculares de Ciencias Naturales para Educación Básica del año Secciones del currículum en las cuales puede insertar este experimento: 3º Básico 4º Básico 5º Básico 6ºBásico Eje de Ciencias Físicas y químicas: Investigar experimentalmente y explicar algunas características de la luz; por ejemplo: viaja en línea recta, se refleja, puede ser separada en colores. REFERENCIAS - MINEDUC. Bases Curriculares para Ciencias Naturales, Educación Básica. Diciembre de Escrito por: Fabián Bravo fbravo@ecoscience.org Febrero de 2013