17 horas pedagógicas

Unidad 2 - Física: Luz y óptica geométrica

Conocer a nivel teórico y experimental los fenómenos de luz, la sombra y los colores; las mediciones relacionadas; la reflexión y la refracción de la luz.

Propósito

Esta unidad trata uno de los fenómenos más enigmáticos y que ha intrigado al ser humano desde siempre: la luz. Se espera que las y los estudiantes analicen las distintas maneras en que la ciencia ha entendido la luz a lo largo de la historia, y que examinen en forma teórica y experimental los fenómenos más importantes en que participa la luz: su rapidez y las primeras mediciones que se hicieron de ella; los fenómenos de luz y sombra, consecuencia de la propagación rectilínea de la luz; la reflexión y la refracción de la luz desde el punto de vista de la óptica geométrica; la luz y los colores, y finalmente, la luz y las ondas. Respecto de la reflexión, se trabajará con
espejos planos, cóncavos y convexos, para que alumnos y alumnas comprendan cómo se comporta la luz al incidir en ellos, cómo se forman y qué características poseen las imágenes que se generan. Se espera que ocurra lo mismo en el caso de la refracción, cuando la luz cambia de medio y cuando atraviesa prismas, lentes convergentes y lentes divergentes. Se pretende también que comprendan el comportamiento de la luz y la materia (objetos opacos, translúcidos y transparentes) y que los colores se forman a partir de los llamados colores primarios, tanto en la síntesis aditiva de colores (colores de luz) como en la síntesis sustractiva (colores por pigmentación).

Se propiciará también que los y las estudiantes se enfrenten a algunos fenómenos en los cuales la óptica geométrica no resulta muy útil, pero sí la óptica ondulatoria: la difracción, la interferencia y el efecto Doppler; que conozcan algunas aplicaciones tecnológicas de la óptica; que comprendan el espectro electromagnético y comparen el comportamiento de la luz con el del sonido. Las habilidades que se refuerzan en esta unidad son principalmente las de planificar investigaciones, tanto experimentales como no experimentales, así como las de abordar problemas científicos relacionados con la luz; procesar y analizar las evidencias obtenidas por medio de la creación y el uso de modelos, y comunicar los resultados de investigaciones.

Con el desarrollo de la unidad se espera que también continúen construyendo grandes ideas científicas (revisar anexo 2), que les permitan comprender que la luz, sus características y los fenómenos en que interviene son una necesidad de la mayoría de los organismos vivos, siendo un requisito para existir y responder al medioambiente (GI 1). Además, que es un tipo de energía presente en el Universo (GI 6), que se puede explicar por el resultado de interacciones que ocurren al interior de átomos (GI 7) y que se manifiesta en partículas no materiales llamadas fotones (GI 5).

Conocimientos previos

Energía.
Modelo ondulatorio.
Fenómenos ondulatorios.
Reflexión.
Refracción.
Difracción.
Interferencia.
Efecto Doppler.

Palabras clave

Luz, rapidez de la luz, sombra, reflexión, espejos planos y curvos, refracción, prismas, lentes, foco, distancia focal, imagen real, imagen virtual, colores, disco de Newton, dispersión cromática, arcoíris, difracción de la luz, interferencia en la luz, experimento de Thomas Young, efecto Doppler para la luz, espectro electromagnético.

Objetivos de Aprendizaje

CN1M OA 11

Explicar fenómenos luminosos, como la reflexión, la refracción, la interferencia y el efecto Doppler, entre otros, por medio de la experimentación y el uso de modelos, considerando:

Los modelos corpuscular y ondulatorio de la luz.
Las características y la propagación de la luz (viaja en línea recta, formación de sombras y posee rapidez, entre otras).
La formación de imágenes (espejos y lentes).
La formación de colores (difracción, colores primarios y secundarios, filtros).
Sus aplicaciones tecnológicas (lentes, telescopio, prismáticos y focos, entre otros).

Indicadores

Indicadores unidad 2

Explican concepciones sobre la luz a través del tiempo, como las teorías ondulatoria y corpuscular.
Describen procedimientos que se han utilizado para medir la rapidez de la luz.
Explican la formación de sombras como consecuencia de la propagación rectilínea de la luz, según el modelo de rayo de luz.
Realizan experimentos de óptica geométrica para explicar:
-La reflexión de la luz y la formación de imágenes en espejos planos, cóncavos y convexos.
-La refracción de la luz y la formación de imágenes a través de lentes.
-La reflexión total interna y sus aplicaciones.
Describen, basándose en la óptica geométrica, el funcionamiento de algunos dispositivos tecnológicos, como lupas, telescopios, proyectores, prismáticos y fibra óptica.
Describen, basándose en el modelo ondulatorio de la luz, fenómenos ópticos como la difracción, la interferencia y el efecto Doppler.
Explican la importancia del efecto Doppler de la luz en la astronomía.
Explican la formación de colores de luz por síntesis aditiva, la dispersión cromática y el uso de filtros.

CN1M OAH a

Observar y describir detalladamente las características de objetos, procesos y fenómenos del mundo natural y tecnológico, usando los sentidos.

Indicadores

Indicadores unidades 1, 2, 3 y4

Registran observaciones de un fenómeno o problema científico con pautas sencillas.
Describen procesos que ocurren en un fenómeno con la información del registro de observaciones.

CN1M OAH b

Formular preguntas y/o problemas, a partir de conocimiento científico, que puedan ser resueltos mediante una investigación científica*.

Indicadores

Indicadores unidades 1, 2, 3 y4

Proponen problemas que se relacionan con un fenómeno natural o tecnológico.
Formulan preguntas relacionadas con un problema científico.
Identifican preguntas que originaron investigaciones científicas.

CN1M OAH c

Formular y fundamentar hipótesis comprobables, basándose en conocimiento científico.

Indicadores

Indicadores unidades 1, 2, 3 y4

Identifican una hipótesis como una explicación tentativa de un fenómeno o problema científico.
Diferencian una predicción de una hipótesis.
Reconocen que una hipótesis permite diseñar una investigación científica.
Formulan una hipótesis basándose en conocimientos e ideas previas.
Formulan una predicción basándose en una hipótesis.
Formulan una hipótesis relacionando dos variables de un fenómeno o problema científico.

CN1M OAH d

Planificar diversos diseños de investigaciones experimentales que den respuesta a una pregunta y/o problema sobre la base de diversas fuentes de información científica, considerando:

El uso adecuado de instrumentos y materiales para asegurar la obtención de datos confiables.
La manipulación de variables y sus relaciones.
La explicación clara de procedimientos posibles de replicar.

Indicadores

Indicadores unidades 1, 2, 3 y4

Reconocen que el diseño de una planificación científica requiere de una hipótesis de trabajo que responda la pregunta o problema que se quiere solucionar.
Justifican una investigación científica que diseñarán para demostrar una hipótesis.
Identifican informaciones científicas que pueden originar una investigación científica de carácter experimental.
Establecen criterios para calificar la validez y confiabilidad de las evidencias obtenidas en una investigación científica.
Seleccionan un plan de acción para diseñar una investigación científica que permita solucionar un problema o responder una pregunta.
Explican cómo se trabajará(n) la(s) variable(s) que se investigará(n) en la búsqueda de la solución de un problema o pregunta científica.
Explican el propósito y el procedimiento de cada parte de la secuencia de actividades propuestas en un diseño experimental.
Explican cómo comunicarán los resultados de una investigación científica.

CN1M OAH e

Planificar una investigación no experimental y/o documental que considere diversas fuentes de información para responder a preguntas científicas o para constituir el marco teórico de la investigación experimental.

Indicadores

Indicadores unidades 1, 2, 3 y4

Identifican preguntas o problemas que pueden ser solucionados con una investigación científica no experimental.
Examinan informaciones identificando las que pueden originar una investigación científica de carácter no experimental.
Confeccionan un marco conceptual basándose en conocimientos existentes relativos al problema o pregunta que se quiere solucionar.
Seleccionan un plan de acción para diseñar una investigación científica no experimental que permita solucionar un problema o responder una pregunta.
Definen el o los objetivos de una investigación en relación con el problema o pregunta que se quiere solucionar.
Utilizan procedimientos, software y plataformas de análisis de textos durante la búsqueda de información en una investigación científica.
Examinan documentos e identifican y seleccionan evidencias experimentales y no experimentales.

CN1M OAH f

Conducir rigurosamente investigaciones científicas para obtener evidencias precisas y confiables con el apoyo de las TIC.

Indicadores

Indicadores unidades 1, 2, 3 y4

Llevan a cabo rigurosamente una investigación científica de manera individual o colaborativa.
Establecen criterios para cuidar la validez y confiabilidad de las evidencias e informaciones.
Utilizan herramientas tecnológicas (TIC) para realizar mediciones precisas.

CN1M OAH g

Organizar el trabajo colaborativo, asignando responsabilidades, comunicándose en forma efectiva y siguiendo normas de seguridad.

Indicadores

Indicadores unidades 1, 2, 3 y4

Forman equipos de trabajo respetando las habilidades y competencias de cada integrante.
Reconocen que las responsabilidades individuales en la ejecución de una investigación científica están interconectadas.
Reconocen que el respeto mutuo entre los y las integrantes del equipo favorece su estabilidad y producción.

CN1M OAH h

Organizar datos cuantitativos y/o cualitativos con precisión, fundamentando su confiabilidad, y presentarlos en tablas, gráficos, modelos u otras representaciones, con la ayuda de las TIC.

Indicadores

Indicadores unidades 1, 2, 3 y4

Registran observaciones y datos cualitativos y cuantitativos durante el desarrollo de una investigación, utilizando el medio más adecuado, con ayuda de las TIC.
Establecen la organización de datos cualitativos y cuantitativos según la necesidad de una investigación, como tablas o bitácoras, entre otros.
Organizan datos cuantitativos en gráficos u otros modelos matemáticos para interpretar el comportamiento de las variables presentes en una investigación.

CN1M OAH i

Crear, seleccionar, usar y ajustar modelos para describir mecanismos y para predecir y apoyar explicaciones sobre las relaciones entre las partes de un sistema.

Indicadores

Indicadores unidades 1, 2, 3 y4

Usan un modelo para apoyar la explicación de un conocimiento, la formulación de una predicción y/o el tratamiento de datos.
Conocen diferentes modelos e identifican los más apropiados para apoyar una explicación de resultados parciales o finales de una investigación.
Utilizan modelos apropiados para el tratamiento de datos en una investigación.

CN1M OAH j

Analizar y explicar los resultados de una investigación científica, para plantear inferencias y conclusiones:

Comparando las relaciones, tendencias y patrones de las variables.
Usando expresiones y operaciones matemáticas cuando sea pertinente (por ejemplo: potencias, razones, funciones, notación científica, medidas de tendencia central, cambio porcentual).
Utilizando vocabulario disciplinar pertinente.

Indicadores

Indicadores unidades 1, 2, 3 y4

Realizan operaciones matemáticas necesarias para analizar el comportamiento y la relación de las variables en estudio.
Formulan inferencias e interpretaciones consistentes con el comportamiento de las variables en estudio.
Redactan la conclusión de una investigación en consistencia con la hipótesis de trabajo.
Evalúan la conclusión de una investigación verificando que da cuenta de la hipótesis de trabajo y los objetivos de una investigación.
Explican los resultados de una investigación utilizando un lenguaje científico apropiado y pertinente.

CN1M OAH k

Evaluar la investigación científica con el fin de perfeccionarla, considerando:

La validez y confiabilidad de los resultados.
La replicabilidad de los procedimientos.
Las explicaciones, las predicciones y las conclusiones.
Las posibles aplicaciones tecnológicas.
El desempeño personal y grupal.

Indicadores

Indicadores unidades 1, 2, 3 y4

Evalúan los procedimientos con que se obtuvieron datos y resultados en una investigación de acuerdo a los criterios establecidos para calificar su validez y confiabilidad.
Evalúan la validez de una hipótesis de acuerdo a los resultados de la investigación que se ejecutó para demostrarla.
Evalúan el procedimiento efectivo con que se realiza una investigación y sugieren ajustes para su replicación.
Proponen nuevas hipótesis de trabajo a partir de los resultados de una investigación.

CN1M OAH l

Explicar y argumentar con evidencias provenientes de investigaciones científicas*, en forma oral y escrita, incluyendo tablas, gráficos, modelos y TIC.

Indicadores

Indicadores unidades 1, 2, 3 y4

Explican resultados e informan sobre una investigación científica con los recursos comunicacionales más adecuados.
Presentan una investigación (completa) considerando secciones como título, resumen, introducción, materiales, métodos, resultados representativos, discusión de los resultados, conclusiones, argumentos y referencias, entre otras.

CN1M OAH m

Discutir en forma oral y escrita las ideas para diseñar una investigación científica*, las posibles aplicaciones y soluciones a problemas tecnológicos, las teorías, las predicciones y las conclusiones, utilizando argumentos basados en evidencias y en el conocimiento científico y tecnológico.

Indicadores

Indicadores unidades 1, 2, 3 y4

Determinan la realización de una investigación científica argumentando las razones de la decisión.
Evalúan hipótesis y determinan si pueden conducir a una investigación científica.
Revisan los resultados de una investigación científica y proponen posibles aplicaciones o soluciones a problemas tecno-científicos.