Si se coloca un lápiz recto en diagonal dentro de un vaso de agua transparente y se observa desde arriba y a un lado, la parte sumergida parece desplazarse justo en la superficie del agua. Al sacarlo, el lápiz sigue recto. Si se mueve la vista a otra posición, el desfase también cambia.
¿Por dónde empezar a explicarlo? Se puede elegir primero un punto de la punta del lápiz dentro del agua y preguntarse cómo debe viajar la luz que refleja para llegar al ojo. El contenido de óptica de la física de octavo grado consiste, precisamente, en convertir paso a paso este tipo de observaciones cotidianas en trazados de rayos que se pueden comprobar.
Buscar la luz hacia atrás, partiendo de la posición del ojo
La lección 4 comienza con las fuentes de luz, las sombras y la reflexión, y luego presenta la formación de imágenes en un espejo plano. Al mirarse en un espejo, lo que entra en el ojo es luz reflejada por la superficie del espejo. Si se prolonga la dirección de la luz reflejada hacia detrás del espejo, se puede encontrar en el dibujo la posición de la imagen. Al marcar el objeto y la imagen, se ve que ambos son simétricos respecto al plano del espejo. Lección 4, «Fenómenos luminosos: reflexión y refracción»
Al resolver este tipo de ejercicios, conviene marcar primero la posición del ojo en el dibujo y luego trazar qué rayo de luz puede llegar hasta allí pasando por el espejo. Aunque por el momento no se puedan calcular los ángulos, el dibujo ayuda a comprobar si se ha invertido la dirección en la que viaja la luz.
Al llegar a la superficie del agua, la dirección de la luz cambia
La luz que refleja la punta del lápiz bajo el agua se refracta cuando pasa en diagonal del agua al aire. El ojo recibe esa luz refractada y, al reconstruir su trayectoria en sentido inverso, la posición que percibe de la punta del lápiz no coincide con su posición real bajo el agua. La lección 4 utiliza un trazado de rayos similar para explicar por qué, al mirar desde arriba de la superficie, el fondo de una piscina de agua clara parece más somero.
Para verlo con más claridad, se pueden estabilizar el vaso y el lápiz, mantener el nivel del agua y observar desde dos ángulos distintos, dibujando en cada caso la posición en la que parece estar la punta. Después se hace un esquema simplificado en el que solo queden la punta del lápiz, la superficie del agua y el ojo. Al llegar a la superficie, se traza primero una normal perpendicular a la interfaz y luego se comprueba si, al salir la luz en diagonal del agua hacia el aire, el ángulo de refracción es mayor que el ángulo de incidencia.
Llevar la refracción a un vidrio con superficie curva
La lección 5 traslada esta idea a las lentes. Una lente convexa es más gruesa en el centro y más delgada en los bordes, y los rayos paralelos al eje principal convergen tras refractarse en ella. El material didáctico parte de la forma de la lente, pasa por el eje principal, el foco y la distancia focal, y llega a los instrumentos ópticos que emplean varias lentes para modificar lo que se observa. Después de haber dibujado una sola desviación en la superficie del agua, al observar la trayectoria de la luz antes y después de atravesar una lente se puede comprender el origen del foco siguiendo cada tramo de luz. Lección 5, «Función de las lentes y exploración del universo»
Después de observar, añadir un dibujo que explique el fenómeno
Este curso en chino simplificado está dirigido a estudiantes de octavo grado y también abarca temas como el movimiento mecánico, los fenómenos sonoros, los cambios de estado y la masa. Al estudiar física a partir de una duda cotidiana, se puede anotar primero lo que se ha visto, cambiar después una condición de observación y, por último, explicar el cambio con un dibujo o una medición. El primer dibujo de ejercicio de la parte de óptica bien puede ser el del lápiz dentro del vaso. Intenta señalar a tu compañero dónde se desvía la luz y en qué lugar vuelve el ojo a ver la punta del lápiz. Entrar al curso PHYS801A-PEP-CN