El éter y la propagación de la luz

	Autor: Hernán Ferrari Responsable disciplinar: Silvia Blaustein Área disciplinar: Física Temática: Transmisión de la luz en el vacío Nivel: Secundario, ciclo básico Secuencia didáctica elaborada por Educ.ar

Propósitos generales

Promover el uso de los equipos portátiles en el proceso de enseñanza y aprendizaje.

Promover el trabajo en red y colaborativo, la discusión y el intercambio entre pares, la realización en conjunto de la propuesta, la autonomía de los alumnos y el rol del docente como orientador y facilitador del trabajo.

Estimular la búsqueda y selección crítica de información proveniente de diferentes soportes, la evaluación y validación, el procesamiento, la jerarquización, la crítica y la interpretación.

Introducción a las actividades

Uno de los problemas más complejos para explicar la naturaleza ondulatoria de la luz se refiere a la existencia de un medio a través del cual ella se propaga. Al principio, los físicos suponían que debía haber un medio que sirviera para transportar las ondas luminosas y lo llamaron éter. El éter debía ser muy rígido para poder justificar la alta velocidad de propagación de la luz. Pero si se trataba de un medio tan rígido, no se podía explicar por qué los objetos se movían a través de él sin mayor resistencia.

El experimento de Albert Michelson y Edward Morley, realizado en 1887, fue uno de los más importantes y famosos de la historia de la física. Se lo considera la primera prueba contra la teoría del éter y su resultado constituyó la base experimental de la teoría de la relatividad especial de Einstein.

Objetivo de las actividades

Que los alumnos analicen las antiguas explicaciones sobre el medio a través del que se propaga la luz, así como los experimentos que se realizaron para intentar medir el movimiento a través de ese medio.

Actividad 1

1. Observen el siguiente video sobre el experimento de Michelson y Morley y luego resuelvan el cuestionario.

        Cuestionario:

a) En el pasado, se pensaba que la luz se propagaba a través del éter. ¿Quiénes fueron los físicos que realizaron el experimento para medir el movimiento de la Tierra a través de este medio?

b) ¿Cómo se interpreta actualmente la composición del cosmos?

c) Cuando hay una onda debe haber algo que oscile. ¿Qué era lo que oscilaba en el caso de la luz según la creencia del siglo XIX?

d) ¿De qué propiedades del medio, a través del cual pasa una onda, depende su velocidad? ¿Qué sucedía con la rigidez del éter y la velocidad de la luz? ¿Cómo podían moverse los planetas a través de un medio tan rígido y qué debía pasar con sus energías?

e) ¿Qué instrumento desarrolló Michelson para medir la velocidad de la luz?

2. Realicen un informe con el programa Write de sus equipos portátiles que incluya las distintas respuestas de la actividad y las conclusiones a las que hayan arribado.

Actividad 2

1. Observenla segunda parte del video sobre el experimento de Michelson y Morley y luego resuelvan el cuestionario.

        Cuestionario:

a) Describan detalladamente los elementos que componen un interferómetro de Michelson, sus propiedades y disposición espacial. Obtengan distintas capturas de pantalla del esquema del interferómetro para explicar el principio de su funcionamiento.

b) ¿Qué tipo de imagen se forma en el interferómetro de Michelson cuando los dos haces de luz llegan a una pantalla? ¿Cómo debe ser el centro de la imagen al producirse una interferencia constructiva entre dos haces, si ellos recorren la misma distancia al salir y luego al volver al semiespejo central?

c) En el video se muestra el esquema del interferómetro moviéndose hacia la derecha, simulando el movimiento de la Tierra. Por este movimiento, ¿cómo se esperaba que fuese el centro de la imagen en la pantalla y qué tipo de interferencia se esperaba tener en este caso?

d) ¿Cuál de los dos recorridos realizados por los haces de luz debía ser más largo debido al movimiento de la Tierra? Obtengan capturas de pantalla para mostrar la diferencia entre los caminos realizados en el interferómetro de Michelson por los haces de luz.

e) ¿Cuál es el valor de la velocidad de la luz y cuál el de la velocidad con la que se mueve la Tierra? ¿Cuál era entonces la diferencia con los tiempos esperados para los diferentes recorridos en el experimento de Michelson y Morley?

f) ¿Qué modificación realizaron Michelson y Morley al interferómetro para evitar que las perturbaciones externas alteren las observaciones realizadas con su delicado instrumento?

g) ¿Con qué diferentes configuraciones debían realizar el experimento para que en ciertos casos el movimiento de la Tierra modificara el patrón de interferencia obtenido con el interferómetro?

h) ¿Cuál fue el resultado del experimento de Michelson y Morley en las distintas configuraciones y qué se podía concluir con este resultado?

2. Realicen un informe con el programa Write de sus equipos portátiles que incluya las distintas respuestas de la actividad y las conclusiones a las que hayan arribado.