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Los telescopios recopilan la luz recibida de objetos celestes muy tenues y realmente lejanos. Descubre cómo hacen esto utilizando óptica muy simple en una serie de actividades prácticas donde guiaremos luz utilizando objetos como espejos, lentes, láseres, gafas y botellas de agua. Descubramos diferentes tipos de telescopios siguiendo los pasos de famosos científicos como Galileo Galilei y Hans Lippershey.
NOTA: Esta es la traducción al español de una actividad original propuesta por el Equipo de NAEC Syria dentro del proyecto de co-diseño STEAM-Med desarrollado por el Centro OAE Italia (Lampedusa, Sicilia, Italia del 3 al 9 de julio de 2022). Para obtener más información sobre el proyecto: lee este enlace
Imagen: material
Introducir diferentes tipos de telescopios y las técnicas utilizadas para obtener información sobre los objetos observados.
Los rayos de luz cambian de dirección, siguiendo trayectorias geométricas específicas, cuando se reflejan en una superficie (reflejo) o cuando pasan de un medio transparente a otro, como en el caso de las lentes (refracción).
Imagen: ley de reflexión. Fuente: Enciclopedia Britannica
La ley de reflexión establece que, cuando la luz se refleja en una superficie lisa, el ángulo del rayo reflejado es igual al ángulo del rayo incidente. La ley de reflexión se puede utilizar para comprender las imágenes producidas por espejos planos y curvos. Los espejos curvos como los que se encuentran en telescopios pueden enfocar la luz, ya que cada rayo se refleja hacia un punto específico denominado foco del espejo curvo.
Imagen: luz en un espejo curvo. Fuente: Wikimedia Commons
Por otro lado, cuando la luz viaja a través de un medio transparente y se encuentra con el límite con un segundo medio transparente, la luz cambia su dirección; es decir, se refracta. Esto se debe al hecho de que diferentes medios tienen diferentes “índices de refracción”, es decir, la luz en estos medios viaja a velocidades más bajas que en el vacío, y esa velocidad es diferente para diferentes medios.
Cuando la luz pasa de un medio más denso (agua) a otro menos denso (aire), la dirección de los rayos de luz se dobla lejos de la línea perpendicular al plano de separación (la “normal a la superficie” en la figura de abajo). Esa es la razón por la que una pajita en un vaso de agua se ve doblada hacia abajo con respecto a su forma normal.
Imagen: luz a través de un vaso lleno de agua. Fuente: Wikimedia Commons
Los rayos de luz que pasan a través de una lente se doblan al tocar ambas superficies de la lente. Eligiendo adecuadamente la curvatura de cada superficie, se pueden lograr varios efectos de enfoque. Por ejemplo, los rayos de una fuente de luz inicialmente paralela pueden ser redirigidos por una lente para converger en un punto en el espacio, formando una imagen enfocada.
Imagen: cómo funciona una lente. Wikimedia Commons.
Los telescopios utilizan este comportamiento para recoger la luz recibida de objetos celestes muy tenues y distantes. Para hacer eso, los espejos o lentes deben ser grandes. Cuanto más grandes sean los espejos o lentes, más luz podrá recoger y concentrar el telescopio. Esa luz es lo que vemos cuando miramos por el ocular de un telescopio. Los primeros telescopios enfocaban la luz utilizando lentes. Los telescopios modernos utilizan espejos, porque son más ligeros y más fáciles de fabricar perfectamente lisos. Los espejos o lentes en un telescopio se conocen como la “óptica” de un telescopio. La óptica deben ser casi perfecta. Eso significa que los espejos y las lentes deben tener la forma correcta para concentrar la luz. El telescopio que utiliza lentes debe tener una lente convexa ya que puede magnificar los objetos al doblar la trayectoria de luz. Las lentes cóncavas se utilizan para aumentar la longitud focal en algunos diseños del telescopio. Los espejos en los telescopios reflectantes son cóncavos, se fabrican de esa manera para que puedan reflejar todos los rayos de luz que entran en el tubo del telescopio y los concentran en un solo punto. Usando un puntero láser, se puede explicar esta idea de manera general usando espejos normales. Los telescopios reflectantes y refractivos tienen sus componentes pintados con material especial para hacer que la refractividad o reflectividad de sus ópticas sean más eficiente.
Para obtener más información: https://www.britannica.com/science/light/Reflection-and-refraction
El telescopio es un gran instrumento que se utiliza en todo el mundo y todo el mundo ha oído hablar de él, sin embargo, no todos saben cómo funciona. Este instrumento tiene una gran historia de desarrollo y modificaciones realizadas por grandes científicos y astrónomos aficionados. Comenzaremos discutiendo la historia detrás de esta gran herramienta, y pasaremos por historias sobre científicos que la han utilizado y la desarrollado mientras realizamos los experimentos.
We can introduce the activity with a little presentation about where do telescopes come from, telling the story of the Dutch inventor Hans Lippershey link . We can then tell about the great scientist Galileo Galilei and his implementation of the device in Astronomy and the impact it had on the way we look at the sky.2How Galileo turned the ”looker” into a telescope: link
Esta actividad está compuesta por una serie de actividades más pequeñas que pueden ser realizadas en diferente orden, así que siéntete libre de reorganizarlas como prefieras.
Nuestra primera actividad es imaginar que desarmamos un telescopio ordinario como el de la imagen a continuación. Los telescopios están compuestos por varios lentes. Al usar varios lentes ordinarios (por ejemplo, lupas) podemos hacer nuestro propio Telescopio igual que Lippershey o Galileo.
Imagen: un telescopio.
Toma una lente y comienza a examinar su comportamiento. Puedes hacer que los estudiantes trabajen juntos al usar las lentes en un espacio abierto o poniéndose uno frente al otro y moviéndose hacia el otro para lograr enfoque. Intenta hacer las siguientes preguntas y discutir ideas con los niños:
- ¿Qué sucede con la imagen cuando alejo la lente de mi ojo? ¿Y cuando la acerco a mi ojo?
- ¿La imagen está al revés? ¿Cómo puedo corregirla? ¿Funcionará girando la lente?
- ¿La lente que estoy usando es plana? ¿O tiene curvatura?
Imagen: Viendo a través de lentes
Usar un puntero láser (ten cuidado al usar punteros láser alrededor de niños) puede ser una forma efectiva de explicar mejor esta idea al ver cómo la luz se refracta al pasar a través de la lente.
Puedes utilizar una pared blanca o una pantalla para ver las diferentes posiciones del haz láser, y ver cómo va cambiando de acuerdo a la posición de la lente. Luego puedes agregar otra lente y observar el haz de luz en la pared.
Imagen: Viendo a través de lentes usando un láser.
También puedes introducir la idea de la refracción simplemente mostrando un vaso de agua con una cucharita dentro. Algunas preguntas posibles para iniciar la discusión podrían ser: ¿Qué le está ocurriendo a la cucharita? ¿Por qué se ve así? ¿Está rota? ¿Realmente lo está? Discute las respuestas e introduce el concepto de refracción de la luz.
Así que la luz se refracta al pasar a través del agua. Ahora puedes dividir a los niños en grupos y darles diferentes tipos de líquidos para agregar a su vaso de agua, (por ejemplo, jabón o zumo). Observa con ellos cómo la luz se refracta a través de estos vasos, como en la imagen de abajo.
Imagen: luz a través de vasos
En la próxima actividad debemos preguntar: ¿Existen otras formas de cambiar la trayectoria de la luz? Sí, y el próximo científico del que hablaremos cambió nuestra perspectiva del universo: Isaac Newton (más sobre Newton en los enlaces a continuación). Él pensó: “¿y si usáramos algo diferente a las lentes?”. Podemos hacer la misma pregunta a los niños y discutir qué podrían ser esas “otras” herramientas en las que pensó Newton. La respuesta serían los espejos: ¡Newton no estaba pensando en la refracción, sino en la reflexión! Newton utilizó la idea de hacer rebotar la luz en espejos para construir su propio telescopio. Ahora, vamos a construir el telescopio que Newton construyó usando 2 espejos y un puntero láser (¡por favor, ten cuidado!) como se muestra en la imagen a continuación. Puedes colocar el espejo en un lado de una mesa (si prefieres puedes colocarlo en una cartulina como en la imagen) y luego colocar el otro espejo frente a él pero inclinado 45 grados. Después, puedes apuntar con el puntero láser al espejo más grande y ver cómo se refleja el rayo láser primero en el otro espejo, y luego en un lateral. Puedes ajustar los espejos como quieras para que el haz láser sea más nítido.
Imagen: Luz reflejándose en espejos
Ahora que conocemos los 2 tipos principales de telescopios, veamos qué sucede si combinamos espejos y lentes en un mismo telescopio. Estos se llaman telescopios “catadióptricos” y en ellos, la luz experimenta tanto refracción como reflexión. Podríamos pedir a los participantes que intenten crear un simple banco óptico utilizando lentes o espejos.
Una actividad interesante para hacer con estudiantes mayores es hacer que busquen sobre el tema dentro de la clase o como tarea (si eres maestro/a). Puedes discutir con los niños sobre que también hay telescopios en el espacio, lanzados en grandes cohetes para ayudar a estudiar mejor el universo, lejos de la contaminación lumínica. También puedes usar imágenes de telescopios, como el Telescopio Espacial Hubble enlace o el telescopio espacial CoRoT (Convección, Rotación y Tránsitos planetarios): enlace para explicar la idea con más detalle.¡Tener un telescopio en la clase sería excelente, para que los niños puedan ver uno real, o tal vez planear una excursión a un observatorio cercano después de que termine la actividad!
Una posible manera de ampliar la actividad es hablar también sobre los oculares. Realmente no se puede ver nada al mirar dentro de un telescopio sin un ocular, es una parte importante de los telescopios. Puedes indicar que cuando usamos un telescopio, necesitamos un ocular para ver la imagen final y a veces, utilizamos cámaras en su lugar.
Un enfoque narrativo para esta actividad y las historias de los científicos involucrados es muy útil, por ejemplo, puedes inventar un personaje que viaja en el tiempo, se encuentra con científicos y aprende a usar telescopios. Funciona muy bien con niños pequeños. La tercera actividad es una forma de dejar a los niños preguntándose sobre el universo y sus misterios y sobre cómo podemos desbloquear algunos de ellos, si pensamos y trabajamos lo suficiente. Intenta centrarte en explicarles esta idea. Una nota final es que si evitas hacer preguntas a los niños, ellos terminarán (en nuestra experiencia) haciendo al menos una, así que asegúrate de leer un poco más sobre el tema.
Posibles preguntas orientadoras para una discusión en clase:
- ¿Cuál es el uso del tubo de un telescopio?
(Respuesta: mantener la lente o espejos en el lugar correcto, y apuntar a una región del cielo).
- ¿Es beneficioso tener un diámetro mayor en un telescopio?
(Cuando tenemos un telescopio más grande, entra más luz, y la imagen será más clara).
- ¿Deberíamos construir un telescopio cerca de edificios muy altos? ¿o construir uno cerca de una fuente de luz muy brillante?
(Respuesta: NO, necesitamos ver el cielo, y NO, la luz circundante afectará la forma en que observamos).
- ¿Por qué usamos Telescopios?
(Más una sugerencia para la discusión, para ver cuánto se ha logrado).
Se puede implementar una actividad rápida y pequeña que nos gusta llamar “explícalo a tu manera”, donde un niño puede pararse frente a sus compañeros de clase y explicar una pequeña idea: en esta actividad puede ser “explicar cómo funciona cierto tipo de telescopio”, por ejemplo.
Esta actividad puede ser utilizada en muchas asignaturas curriculares, tales como: Ciencias; Física; Matemáticas; Historia y Tecnología; Historia de instrumentos y relatos de científicos.
Para obtener más información sobre el proyecto de co-diseño STEAM-Med: Lee este enlace
Esta actividad está disponible en otros idiomas: Enlace (que se proporcionará próximamente).
Algunos recursos adicionales sobre telescopios espaciales.
