Un Applet de nuevo tipo para la Física General

Un Applet de nuevo tipo para la Física General.

Universidad Central “Marta Abreu” de Las

Villas. Cuba. Departamento de Física.

Autor: Carlos A. Alejandro Alfonso calfonso@mfc.uclv.edu.cu

Resumen.

Analizamos la simulación de un patrón de interferencia muy conocido en la Física general, específicamente en la óptica, obtenido con el dispositivo de young de la doble abertura. La simulación nos permite comparar los patrones de interferencia de cuatro fuentes de luz, así como la dependencia de este con la separación entre las dos rendijas y con la distancia entre las pantallas.

A diferencia de otras similares públicas en Internet, esta permite realizar mediciones precisas de las posiciones lineales de máximos o mínimos, con un micrómetro ocular muy similar a los que encontramos en los laboratorios reales y por tanto permite aplicar la teoría de errores y expresar los resultados por intervalos de confianza.

Introducción.

En la preparación de ingenieros, para diversas ramas de la economía, desempeñan un gran papel las ciencias fundamentales, en particular la Física.

El análisis de las leyes del movimiento y de la interacción entre los cuerpos, así como las leyes de los fenómenos gaseosos, electromagnéticos y ópticos, se refieren al dominio de la Física.

A pesar de la belleza matemática de algunas de sus más complejas y abstractas teorías, incluyendo las de las partículas elementales y de la relatividad general, la Física es sobre todo una ciencia experimental.

Las prácticas de laboratorio pueden desarrollarse de manera que el alumno esté en contacto físico y pueda manipular los elementos, dispositivos e instrumental requeridos para el experimento (laboratorio real) o utilizando simulaciones interactivas programadas con el empleo de las PC (laboratorio virtual). Ambas formas requieren la autopreparación por parte de los estudiantes, a través de materiales impresos o en formato electrónico (Alejandro, C. 2003). Algunos experiencias muestran que el trabajo en ambos ambientes es complementario (Lucero, I. Y otros. 2000).

Una simulación por ordenador es un programa que pretende reproducir, con fines docentes o investigativos, un fenómeno natural mediante la visualización de los diferentes estados que el mismo puede presentar, estando cada estado descrito por un conjunto de variables que varían mediante la interacción en el tiempo de un algoritmo determinado. Por esta razón una simulación por ordenador describe de manera intuitiva el comportamiento del sistema real. Generalmente permiten modificar algunos parámetros, posiciones relativas, procesos, etc. Aunque las prácticas virtuales no deben sustituir nunca a los experimentos reales, si se dispone de ellos en el laboratorio; siempre deben ser consultados. Está demostrado su utilidad en el proceso de aprendizaje (Kofman y otros. 1997).

Si en las prácticas virtuales, las tareas, son situaciones no acotadas y de enunciado abierto, por lo general cualitativo, donde la mayor parte de la información que se requiere para su realización no aparece explícitamente en su enunciado, entonces estamos favoreciendo el aprendizaje, creando actitudes positivas en los educandos, familiarizándolos con aspectos de la metodología de la investigación en las ciencias y contribuyendo al desarrollo de una percepción más integral de la realidad circundante, por parte de ellos.(Alejandro, C., Ruiz, F., García, M. 2003).

El diseño de las prácticas de laboratorio y su planificación va a depender de múltiples factores: posibilidad de realizarla en forma real, objetivos que se persiguen con cada una, momento en que deben efectuarse, etc. Sin embargo estas deben ser un elemento importante del proceso integral de construcción de conocimiento científico, en el que las sesiones de introducción de conceptos, los problemas de lápiz y papel y las prácticas de laboratorio constituyan, como en la labor científica, distintas etapas a las que se recurra de acuerdo a la situación a la que se encuentra y debieran exigir un esfuerzo creativo y crítico por parte de lo estudiantes, y no reducirse a directivas que impongan caminos preestablecidos, inmodificables o incuestionables (Salinas, J. Y otros. 1995).

Para la autopreparación y el posterior desarrollo de las prácticas de laboratorio de Física general en el laboratorio real (Aceituno, J. Alejandro, C. y Mujica, V. 2003) los estudiantes pueden consultar el SEFISAC (García, M., Alejandro, C., Ruiz, F. 2003), en la dirección:

http://www.mfc.uclv.edu.cu/DVF/sefisac/sefisac/Prácticas%20de%20laboratorio/laboratorios_de_fisica.htm

También pueden profundizar sus conocimientos, desde su computador, analizando dentro del SEFISAC, varios textos de Física general (Ruiz, F., García, M., Alejandro, C. 2003), en la dirección:

http://www.mfc.uclv.edu.cu/DVF/sefisac/sefisac/default.htm

Las simulaciones publicadas en Internet, sobre el experimento de Young de la doble abertura, no permiten realizar mediciones o si lo permiten estas adolecen de errores y por tanto impiden aplicar la teoría de errores (González, T., Herrera, K., Sánchez, R. 2003).

La simulación que presentamos en este trabajo tiene ventajas sobre otras semejantes. La práctica virtual “Interferencia de la luz”, pública en la dirección:http://www.mfc.uclv.edu.cu/DVF/sefisac/sefisac/P.V.de%20F/prácticas_virtuales.htm

permite que el estudiante interactúe de forma conciente con esta simulación. (Alejandro, C., Ruiz, F., García, M. 2003).

Desarrollo.

El experimento de Young.

La primera comprobación experimental de la teoría ondulatoria de la luz la proporcionó el polifacético científico inglés Tomás Young, cuando utilizando la luz del sol y un simple dispositivo (dispositivo de Young), determinó la longitud de onda de las ondas luminosas.

Se denomina interferencia de la luz al hecho de que al superponerse dos o más ondas luminosas en un punto, bajo ciertas condiciones, la iluminación en ese punto no es igual a la suma de las iluminaciones que tendría si cada una de ellas llegara en ausencia de la otra o las restantes.

Cuando se produce la interferencia, en esa región la iluminación no es uniforme, aparece una sucesión de zonas claras y oscuras llamadas patrón de interferencia o cuadro interferencial. (Figura 1).

En nuestros laboratorios la instalación experimental que se utiliza para demostrar las características de la interferencia, con el dispositivo de Young, la mostramos en la figura 2.

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