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La luz y el
sonido
A comienzos de 1679, Isaac Newton realizó un experimento con el que demostró que el color normal de la luz es el blanco y se consigue al juntar rayos de todo tipo de colores.
Para demostrarlo, Newton se encerró en una habitación oscura, donde solo existía un pequeño agujero en la ventana que permitía el paso de un rayo de sol. Con ayuda de un prisma de vidrio, consiguió
descomponer la luz blanca del rayo de sol en un arcoiris de vivos e intensos colores.
¿Qué demostró Newton con su experimento?
• A identificar la luz y el sonido como formas de energía.
• Cómo se desplazan la luz y el sonido. • Cómo se producen la reflexión
y la refracción de la luz.
• Cómo el ojo y el oído perciben la luz y el sonido.
En esta unidad aprenderás
La luz y el sonido como ondas.
¿Qué es una onda?
1
La luz y el sonido son formas de energía. Sabemos que la energía
puede viajar de un lugar a otro. La energía de la luz y la energía del
sonido viajan a través de
ondas
.
Las ondas de la radio, las de televisión, las olas del mar o las ondas
sísmicas de los terremotos, son ejemplos de cómo la energía viaja a
través de las ondas.
Una onda es una forma de transportar energía en el espacio.
Las ondas por las que se desplaza el sonido se denominan
ondas
sonoras
. Las ondas por las que viaja la luz se denominan
ondas
lu-minosas
. Entre ellas existe una diferencia muy importante.
Las
ondas sonoras
no pueden desplazarse por el vacío; se desplazan
por un medio material, ya sea sólido, líquido o gaseoso.
Las
ondas luminosas
pueden desplazarse por el espacio vacío, no
necesitan ningún medio material para hacerlo.
Los objetos como fuentes
secundarias de luz
2
La luz es una forma de energía que permite ver el color
y la forma de los objetos.
Las
fuentes luminosas
son aquellos cuerpos que pueden emitir luz
y son de dos tipos:
•
Naturales.
No han sido creadas por el ser humano, como el Sol,
las estrellas o las luciérnagas.
•
Artificiales.
Han sido creadas por el ser humano, como las
bom-billas, las velas o las linternas.
La mayoría de objetos no emiten luz propia, pero pueden reflejar la
luz que les llega. Los objetos pueden ser de tres tipos según se
com-porten frente a la luz:
•
Objetos transparentes.
Dejan pasar la luz. Se pueden ver
clara-mente los objetos que hay detrás de ellos. Por ejemplo, el cristal,
el aire o el agua.
•
Objetos translúcidos.
Dejan pasar una parte de la luz, pero no se
pueden ver con claridad los objetos que hay detrás de ellos. Por
ejemplo, el papel vegetal o un cristal tallado.
•
Objetos opacos.
No dejan pasar la luz. No se pueden ver los
ob-jetos que hay detrás de ellos. Por ejemplo, la madera o el carbón.
Ondas en el agua producidas al caer una gota de agua.
Se conoce como vacío ese lugar donde no existe ni un átomo de materia. Por ejemplo, el espacio entre las estrellas y la Tierra.
En la materia sólida, como la madera, los átomos están muy juntos.
En la materia líquida, como el agua, los átomos están un poco más espaciados.
En la materia gaseosa, como el aire, los átomos están muy separados entre sí.
DEBES SABER…
1. Define los siguientes términos. • Onda:
• Luz:
• Fuentes luminosas:
2. Indica debajo de cada dibujo el estado de las siguientes materias:
3. Completa el texto.
«La luz y el sonido son formas de . Sabemos que la energía puede
de un lugar a otro.
La energía de la luz y la energía del sonido viajan a través
de .»
4. Clasifica las siguientes fuentes luminosas en naturales o artificiales.
Fuentes
luminosas Naturales Artificiales
Luciérnaga Linterna Estrella Fuego de cerilla Vela
Sol
Actividades
5. Responde.
• ¿A qué se llama «vacío»?
• ¿Qué tipo de ondas se desplazan en el vacío?
6. Coloca en las casillas si las frases son verdaderas (V) o falsas (F). Fíjate en el ejemplo.
V La luz es una forma de energía. Las ondas transportan materia. Las ondas transportan energía.
Las fuentes luminosas pueden ser naturales y especiales.
Los objetos transparentes dejan pasar la luz. La madera es un material translúcido.
7. Escribe transparente, translúcido u opaco debajo de la fotografía que corresponda.
8. Corrige el texto subrayado para que las frases sean correctas.
Las tablas de madera de una estantería están fabricadas con materiales translúcidos.
Los objetos opacos dejan pasar una parte de la luz que les llega.
El cristal de una ventana está realizado con materiales opacos.
159
La luz se propaga en línea recta
3
Cuando enciendes una bombilla, los rayos de luz enseguida iluminan
toda la habitación. Este hecho se debe a dos propiedades de la luz:
•
La luz viaja en línea recta y en todas direcciones.
Los rayos de
luz no pueden rodear un objeto, por eso cuando algún cuerpo se
coloca delante de la luz se forman las sombras.
•
La luz viaja muy rápido
, a una velocidad de 300 000 kilómetros
en un segundo. En la Naturaleza no existe ningún fenómeno tan
rápido como la luz.
Esta velocidad se consigue cuando la luz viaja por el vacío o por
el aire. En otros medios como el agua o el vidrio, su velocidad es
menor.
Las sombras y los eclipses
4
Las sombras se producen cuando los rayos de luz chocan contra un
objeto opaco que no deja pasar la luz.
La sombra que aparece tiene una forma parecida al objeto que tiene
delante. La sombra de una pelota será redonda, mientras que la
som-bra de un libro será rectangular.
Cuando la fuente luminosa que produce la luz está muy cerca del
objeto opaco, se forman
sombras y penumbras
.
Los eclipses
Los eclipses se producen cuando existen tres astros colocados en
línea recta y uno de ellos es ocultado por la sombra de otro.
Hay dos tipos de eclipse:
•
Eclipse de Luna.
Se produce cuando la Tierra se sitúa entre el Sol
y la Luna, y proyecta su sombra sobre nuestro satélite. La Luna
entonces no es iluminada y no podemos verla.
•
Eclipse de Sol.
Se produce cuando la Luna se sitúa entre el Sol y
la Tierra. La Luna tapa el Sol, que deja de iluminar una parte de la
Tierra.
Penumbra
Sombra
Sombra Foco luminoso
Las sombras se forman cuando la luz choca con un objeto.
9. Define las dos propiedades de la luz: •
•
10. Explica por qué es imposible que ocurra lo que se observa en los siguientes dibujos.
a) Es imposible que ocurra porque la luz
b) Es imposible que ocurra porque la luz
11. Dibuja la sombra que falta.
12. Completa el esquema señalando la sombra, la penumbra y el foco luminoso.
13. Responde las siguientes preguntas. • ¿Cuándo se produce una sombra?
• ¿Cuándo se producen penumbras?
Actividades
14. Busca en el diccionario el significado de la palabra propagar y escribe palabras sinónimas.
• Propagar:
• Sinónimos:
15. Asocia cada término con su dibujo: eclipse de sol – eclipse de luna.
Luna
Luna Sol
Sol
Tierra
Tierra
16. Escribe la definición del término eclipse. Eclipse:
17. Dibuja las diferentes fases de un eclipse de Sol.
18. Lee y contesta.
«La noche del 15 de junio de 2011, nuestro planeta se colocó delante del Sol ocultando por unos minutos la enorme Luna llena que brillaba en el cielo.»
¿Qué fenómeno describe el texto?
A B
161
La reflexión de la luz
5
Cuando los rayos de luz chocan con un objeto
opaco
, rebotan, como
haría una pelota de tenis contra una pared. Este fenómeno se llama
reflexión
y nos permite ver los objetos.
La mayoría de objetos solo reflejan una parte de la luz que les llega;
la otra parte la absorben. Los espejos son los únicos objetos que
re-flejan casi toda la luz que les llega.
La reflexión es el rebote de los rayos de luz cuando chocan
contra un objeto opaco.
La refracción de la luz
6
Cuando los rayos de luz chocan con cuerpos
transparentes
, la luz
no rebota, pero cambia de velocidad y dirección. A este cambio de
dirección se le llama
refracción
.
Se produce refracción cuando la luz choca contra un cristal, el aire,
el agua o cualquier otro material transparente.
La refracción es el cambio de dirección de la luz al pasar por un
material transparente.
Lentes
Las lentes son cuerpos transparentes, generalmente de vidrio. Su
fun-ción es ajustar las imágenes utilizando la
refracción
de la luz.
El ser humano ha perfeccionado el uso de las lentes para poder
utili-zarlas en aparatos como gafas, lentillas, cámaras fotográficas,
micros-copios o lupas.
Tipos de lentes
Lentes convergentes. Son más gruesas en el centro que en los extremos. Concentran la luz. Se utilizan en las lupas y en gafas o lentillas para corregir la hipermetropía.
Lentes divergentes. Son más finas en el centro que en los extremos. Dispersan la luz. Se utilizan principalmente en gafas o lentillas para corregir la miopía.
Los rayos de luz rebotan sobre el espejo, que es una superficie opaca y nos devuelve una imagen simétrica del objeto real. Si te miras en un espejo, tu mano derecha es la izquierda en la imagen que se refleja.
19. Define los siguientes términos. • Reflexión:
• Refracción:
20. Elige la opción adecuada.
• La reflexión de la luz se produce en cuerpos… a) opacos b) transparentes • Los rayos de luz, al chocar con un objeto opaco…
a) se absorben b) se reflejan • La reflexión en un espejo crea…
a) imágenes b) imágenes simétricas distorsionadas
21. Dibuja una lente convergente y una lente divergente. a) Lente convergente
b) Lente divergente
22. Une con flechas.
Cuerpos opacos • Cuerpos transparentes •
Lentes • • Reflexión Espejos • • Refracción Rebota la luz •
Cambio de dirección de la luz •
23. Escribe una cruz en la columna que corresponda.
Reflexión Refracción
Agua Madera Cartón Aire Roca Cristal Papel Plástico
24. Ordena las letras para formar palabras relacionadas con el tema.
FLIXERENO: JESEPO: CCAIÓNRRFE: EETLN:
RENTRNSAPAET: APOOC:
25. Completa las frases con las siguientes palabras: luz- dirección-transparente-reflexión-refracción-rebotan. • Los rayos de la luz al chocar
con un objeto opaco.
• Los rayos de la cambian de
al chocar con un objeto .
• En los objetos opacos se produce la de la luz.
• En los objetos transparentes, se produce la de la luz.
26. Explica qué son las lentes y para qué se utilizan. Las lentes son
y se utilizan
. Las lentes convergentes
Las lentes divergentes
.
Actividades
163
La descomposición de la luz
7
Isaac Newton demostró que la luz blanca se puede descomponer en
diferentes colores cuando atraviesa un prisma. Esos colores
configu-ran el
espectro visible
.
El espectro visible está formado por los siete colores del arco iris:
violeta, añil, azul, verde, amarillo, naranja y rojo.
La luz blanca está formada por diferentes colores a los que llamamos espectro visible.
El color de los cuerpos
8
Si observamos a nuestro alrededor vemos que los objetos tienen
di-ferentes colores. Pero si no están iluminados, todos los cuerpos
pa-recen negros. Cuando la luz llega a un objeto, una parte de luz se
refleja y otra se absorbe.
El color del objeto que estamos viendo corresponde solo
a los colores que este refleja.
Un objeto de color rojo refleja hasta nuestros ojos el color rojo y
absorbe todos los demás.
Un objeto de color blanco refleja todos los colores y no absorbe
ninguno.
Un objeto negro no refleja ningún color porque los absorbe todos.
Hay que distinguir dos tipos de colores:
•
Colores luz.
Son producidos por luces como el Sol o una
bombi-lla. Hay tres colores luz primarios:
rojo, verde y azul
. Si
combi-namos esos colores podemos obtener los demás.
•
Colores pigmento.
No son producidos por la luz, sino los
utiliza-dos en los objetos que la reflejan. Hay tres colores pigmento
pri-marios:
amarillo, magenta y cian
. Si se mezclan los tres colores
se forma el color negro. Si se combinan entre ellos pueden formar
cualquier color, excepto el blanco.
La luz blanca, al atravesar un prisma, se descompone en diferentes colores.
Cuando llueve, las gotas de lluvia actúan como un prisma, que descompone la luz blanca del sol en los siete colores del arco iris.
27. Responde a las siguientes preguntas. • ¿A qué llamamos espectro visible?
• ¿Qué colores forman el espectro visible?
• ¿Por qué se forma el arco iris cuando llueve?
28. Señala en el dibujo los siete colores que forman la luz blanca.
29. Piensa y escribe. En una catarata también suele verse un arco iris. Explica por qué.
30. Busca en el diccionario el significado de las siguientes palabras.
• Prisma:
• Pigmento:
31. Completa las frases.
• El color negro no ningún color. • El color negro todos los colores. • El color blanco refleja los colores. • El color blanco no absorbe color.
Actividades
32. Busca información sobre el científico Isaac Newton.
Lugar y fecha de nacimiento:
Estudios realizados:
Profesiones:
Descubrimientos:
Otros datos importantes:
33. Responde a las preguntas. a) ¿Qué son los colores luz?
b) ¿Cuáles son los colores luz primarios?
c) ¿Qué son los colores pigmento?
d) ¿Cuáles son los colores pigmento primarios?
e) ¿Qué tipo de colores forman el arco iris: luz o pigmento?
34. Escribe el nombre de los colores e indica si son colores luz o pigmento.
35. Completa el texto.
«Cuando la luz llega a un objeto, una parte de la luz se
refleja y otra se .
El color del objeto que estamos viendo corresponde solo
a los colores que este »
165
La percepción de la luz. El ojo
9
El ojo es el órgano encargado del sentido de la vista.
El ojo tiene la capacidad de captar la energía luminosa o luz.
Con la vista conocemos el color, la forma, el tamaño o la distancia a
la que están los objetos.
El ojo está formado por dos partes:
•
Órganos anejos.
Su función es proteger al ojo y
per-mitir su movimiento. Son las cejas, las pestañas, los
párpados, las glándulas lacrimales y los músculos que
mueven el ojo.
•
Globo ocular.
Es una esfera rellena de líquido que está
formada por tres capas. Una de ellas es la
retina
.
La luz atraviesa la
córnea
y el
cristalino
, así como los
líquidos del globo ocular, y llega hasta la
retina
. Allí, los
receptores sensoriales transforman la luz en impulsos
nerviosos que viajan por el
nervio óptico
hasta el
cere-bro, el cual se encarga de crear una imagen a partir de la
información recibida.
El sonido
10
Si golpeamos un tambor, el parche vibra y produce sonido. Si
toca-mos las cuerdas de una guitarra, estas vibran y producen sonidos.
Cuando hablamos, nuestras cuerdas vocales vibran y emiten
soni-dos. Por lo tanto, cuando un objeto vibra se produce sonido.
El sonido es una sensación percibida por nuestro oído
y que ha sido producido por un objeto que vibra.
El sonido es energía que se desplaza por ondas.
Las ondas sonoras necesitan un medio material para poder
propa-garse. Puede ser sólido como una pared, líquido como el agua o
gaseoso como el aire. El sonido no puede desplazarse en el vacío.
El ojo funciona de forma similar a una cámara de fotos. El iris regula la cantidad de luz que entra como el diafragma de la cámara fotográfica. El cristalino enfoca las imágenes igual que lo hacen las lentes del objetivo. Las imágenes se forman en la retina igual que en la película o sensor.
Nervio óptico
Retina
Globo ocular
Pupila Córnea
Iris
Cristalino
Película o sensor Objetivo
Diafragma
36. Define los siguientes términos. • Globo ocular:
• Sonido:
37. Completa el siguiente esquema del ojo humano.
38. El ojo funciona de forma similar a una cámara de fotos. Explica con ayuda del dibujo cómo es este proceso:
• El iris regula la
• En la retina se forman las
• El cristalino se encarga de
39. Responde:
a) ¿Cuáles son los órganos anejos del ojo?
b) ¿Cuál es su función?
Actividades
40. Escribe las partes de una cámara fotográfica que se corresponden con las siguientes partes del ojo. • Cristalino:
• Iris:
• Retina:
41. Completa las frases.
• El ojo tiene la capacidad de .
• Con la vista conocemos el , la , el o la a la que están los objetos.
• Cuando un objeto vibra, produce • El sonido es energía que se desplaza por • El sonido no puede desplazarse por el
42. Escribe el nombre de diez objetos que puedan producir sonido.
43. Piensa y responde.
¿Qué harías para hacer vibrar los siguientes objetos y producir sonidos?
• Un silbato:
• Unas castañuelas:
• Una cacerola:
• Una bolsa de plástico:
44. Busca en la siguiente sopa de letras cinco nombres de las partes del ojo.
P C R I S T A L I N O O P X
U S C E K T R E T I N A I U
P I O J D M S A O R P L S P
I J R U S E S Z H I C M A A
L H N S P D O P Ñ S Z L F E
A D E H C A W E T Y S P A D
O K A S D C Z G I Ñ A R A P
167
Las cualidades del sonido
11
El sonido tiene tres cualidades que permiten diferenciar unos
soni-dos de otros: la intensidad, el tono y el timbre.
•
Intensidad.
Es la cantidad de energía que tiene el sonido que
escuchamos. Según la intensidad los sonidos pueden ser
débiles
o
fuertes
.
•
Tono.
Es la cualidad del sonido que nos permite diferenciar
so-nidos
graves
(como el de un bombo) o
agudos
(como el de un
silbato).
•
Timbre.
Es la cualidad que nos permite diferenciar los diversos
instrumentos o fuentes sonoras. Por ejemplo, la misma nota
mu-sical producida por un piano y un violín suena diferente porque
cada instrumento tiene un timbre diferente.
La percepción del sonido
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Cuando una onda sonora llega a la
oreja
, pasa por el
conducto
au-ditivo
y alcanza el
tímpano
. La vibración del tímpano llega hasta los
huesecillos del oído
medio. De allí la vibración pasa al
oído
inter-no
y después al
nervio auditivo
, donde se transforma en impulsos
nerviosos. Los nervios auditivos llevan la información hasta nuestro
cerebro, donde realmente se interpreta el sonido escuchado.
El oído humano no puede percibir todos los sonidos que se
produ-cen a nuestro alrededor. Algunos animales como el murciélago, la
abeja, la ballena o el delfín son capaces de percibir ultrasonidos o
infrasonidos que nosotros no podemos oír.
Las ondas sonoras rebotan cuando chocan con algún objeto. El ser humano utiliza esta propiedad del sonido en aplicaciones médicas (ecografías, fisioterapia…) o en aparatos como el sónar.
¿SABÍAS QUE…?
El sónar del barco emite un ultrasonido.
El sonido choca contra la ballena y se refleja.
Nivel de intensidad de algunos sonidos
Rumor de hojas 20 dB Biblioteca 40 dB Oficina 50 dB Conversación a un metro de
distancia 60 dB Tráfico y maquinaria 80 dB Tren subterráneo 100 dB Despegue de reactor próximo 150 dB
Oído interno Huesecillos del
oído medio
Tímpano Onda sonora
Conducto auditivo
45. Responde: ¿Cuáles son las tres cualidades del sonido? •
•
•
46. Define los siguientes términos. • Intensidad:
• Tono:
• Timbre:
47. Escribe en el dibujo los nombres que indican las flechas.
48. Ordena los siguientes sonidos por nivel de intensidad: tráfico de una carretera-susurro de las hojas-un avión a reacción-mp3 a volumen alto-conversación normal.
Sonido más débil
49. Piensa y contesta.
• ¿Serías capaz de distinguir la voz de cada uno de tus compañeros con los ojos cerrados?
• ¿Qué cualidad del sonido crees que te permite hacerlo?
Actividades
50. Escribe de forma ordenada las partes del oído por las que pasa una onda sonora hasta que llega al cerebro. , ,
, ,
, .
51. Responde:
¿Cómo se llaman los sonidos que el ser humano no puede oír?
y .
52. Escribe el nombre de algunos animales capaces de oír los ultrasonidos.
53. Relaciona con flechas. Grave •
Fuerte • • Tono Débil • • Intensidad Agudo • • Timbre Diferentes voces •
54. Escribe:
• Dos lugares donde sean frecuentes los ruidos de intensidad fuerte:
• Dos lugares donde la intensidad del ruido sea muy débil:
55. Completa el cuadro del nivel de intensidad de algunos sonidos.
Rumor de hojas
Biblioteca 40 dB Oficina
Conversación a un metro de distancia
Tráfico y maquinaria 80 dB Tren subterráneo 100 dB Despegue de reactor próximo
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Resumen
LA LUZ Y EL SONIDO COMO FORMAS DE ENERGÍA
La luz y el sonido son formas de que se desplazan por . Una onda es
LA LUZ Y LOS OBJETOS
La luz es
.
Las fuentes luminosas son .
Existen dos tipos de fuentes : naturales y . Los objetos frente a la luz pueden ser:
• Transparentes: • : dejan pasar tan solo una parte de la luz.
• :
La luz viaja en línea y en todas direcciones.
La velocidad de la luz es de .
Isaac Newton demostró que la luz se puede descomponer en otros colores: , , , , , . y .
LA PERCEPCIÓN DE LA LUZ
El es el órgano encargado de captar la luz. El ojo está formado por dos partes:
• Órganos anejos que al ojo y permiten su . Son las cejas, , , y . • . Es una esfera rellena de líquido y formada por tres capas.
EL SONIDO
El sonido es
. El sonido se desplaza por y necesita un medio material para hacerlo, que puede ser sólido, o . Las cualidades del sonido son:
• Intensidad. Es la cualidad .
• . Permite diferenciar los sonidos graves y agudos.
• . .
El es el órgano encargado de captar las ondas sonoras.
