De La Rosa Esparza Armando 3/02/13"Doppler"
Tarea #1
Tarea.1 Efecto Doppler
El efecto Doppler, llamado así por el austríaco Christian Andreas
Doppler, es el aparente cambio de frecuencia de una onda producida por el
movimiento relativo de la fuente respecto a su observador. Doppler propuso este
efecto en 1842 en su tratado Über das farbige Licht der Doppelsterne und einige
andere Gestirne des Himmels (Sobre el color de la luz en estrellas binarias y
otros astros). El científico neerlandés Christoph Hendrik Diederik Buys Ballot
investigó esta hipótesis en 1845 para el caso de ondas sonoras y confirmó que
el tono de un sonido emitido por una fuente que se aproxima al observador es
más agudo que si la fuente se aleja. En el caso del espectro visible de la
radiación electromagnética, si el objeto se aleja, su luz se desplaza a
longitudes de onda más largas, desplazándose hacia el rojo. Si el objeto se
acerca, su luz presenta una longitud de onda más corta, desplazándose hacia el
azul.
Un ejemplo típico de esto es el tren. Cuando un tren se acerca, el sonido del silbato tiene un tono más alto que lo normal. Puede oír como el tono cambia mientras el tren pasa. Lo mismo ocurre con las sirenas de los autos de policía y con los motores de autos de carrera.
Una manera de visualizar el efecto Doppler es pensar en las ondas como
pulsaciones que se emiten a intervalos regulares. Imagina que caminas hacia
adelante. Cada vez que das un paso, emites una pulsación. Cada pulsación frente
a ti estará un paso más cercano, mientras que cada pulsación detrás de ti
estará un paso más alejada. Un paso que te aleja. Las pulsaciones frente a ti
son de mayor frecuencia y las pulsaciones detrás de ti tienen menor frecuencia.
En el año de 1921 Albert Einstein
famoso físico Alemán naturalizado estadounidense obtuvo el premio Nobel de
física, por su publicación del efecto fotoeléctrico y no por su teoría de la
relatividad especial como muchos piensan, el efecto fotoeléctrico de Einstein
propone una teoría revolucionaria de la naturaleza de la luz, que bajo ciertas
circunstancias se comporta como partícula, también afirmo que cada partícula de
luz a las cuales denomino "cuantos de luz " llevaban cierta energía
que es proporcional a la frecuencia de la radiación, lo cual represento con la
ecuación
E= hv
donde E, es la energía de la
radiación h, es la contante Planck( h = 6,626 × 10-34 julios·segundo) y v es la
frecuencia de la radiación, además propone que la energía de los rayos luminosos
se transmite en unidades fundamentales llamados cuantos, esto contradecía a
otras teorías de que la luz era la manifestación de un proceso continuo, la
mayoría de los científicos de esa época no pudieron tener la capacidad de
comprender la teoría de Einstein, y no fue hasta diez años más tarde cundo
Robert Andrews Millikan comprendió experimentalmente su tesis.
Mössbauer
Aberración de la luz.
Se denomina aberración de la luz o aberración de Bradley a la
diferencia entre la posición observada de una estrella y su posición real,
debido a la combinación de la velocidad del observador y la velocidad de la luz.
En 1725, James Bradley, intentó medir la distancia a una estrella
observando su orientación en dos diferentes épocas del año. La posición de la
Tierra cambiaba mientras orbitaba alrededor del Sol y, por consiguiente,
proporcionaba una gran línea de base para la triangulación de la estrella. Para
su sorpresa, encontró que las estrellas fijas mostraban un movimiento
sistemático aparente, relacionado con la dirección del movimiento de la Tierra
en su órbita y no dependía, como se había anticipado, de la posición de la
Tierra en el espacio.
El descubrimiento de Bradley, la llamada aberración estelar, es
análoga a la situación que se produce cuando caen gotas de lluvia. Una gota de
lluvia, aunque caiga verticalmente con respecto a un observador en reposo en la
tierra, cae en ángulo para un observador en movimiento. De este modo, un modelo
corpuscular de la luz podría explicar la aberración estelar muy fácilmente.
La experimentación actual de con
respecto al fotón y a su controversia por el hecho de su dualidad de
comportarse como onda o como partícula, ha sido inminente en estos tiempos, el
científico francés
John Wheeler en 1978 y su equipo
demostraron por medio de un experimento que un fotón ser comportara como
partícula si observador así lo desea y de igual forma dicho fotón se puede
comportar como onda si el observador así lo requiere.
También científicos del Laboratorio
de Protónica Cuántica y Molecular (del CNRS francés y la Ecole Normal
Supérieure de Cachan) hicieron el celebre experimento de la doble ranura de
Thomas young En el año 1978, el físico John Wheeler señaló que un fotón podría
de algún modo conocer por adelantado el tipo de observación al que sería
“sometido”, y cambiar su comportamiento a onda o partícula en
concordancia.
Bibliografía.
http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/107/htm/sec_15.htm
http://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_Doppler
http://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_M%C3%B6%C3%9Fbauer
Se busca Frente:
Corrección de tarea 1 “Efecto Doppler”
Historia
del fotón
En física moderna,
el fotón es la partícula
elemental responsable de las manifestaciones cuánticas del fenómeno electromagnético. Es
la partícula
portadora de todas las formas de radiación electromagnética,
incluyendo los rayos gamma,
los rayos X, la luz ultravioleta, la luz
visible (espectro
electromagnético), la luz infrarroja, las microondas y las ondas de radio. El fotón
tiene una masa invariante cero,Nota
1 y viaja en el vacío con una velocidad constante . Como todos los cuantos, el fotón presenta tanto
propiedades corpusculares como ondulatorias ("dualidad
onda-corpúsculo"). Se comporta como una onda en fenómenos como
la refracción que
tiene lugar en una lente, o en la cancelación por interferencia destructiva
de ondas reflejadas;
sin embargo, se comporta como una partícula cuando interacciona con la materia
para transferir una cantidad fija de energía, que viene dada por la expresión.
En 1924, Satyendra Nath Bose derivó
la ley de Planck de la radiación del
cuerpo negro sin utilizar el electromagnetismo, mediante una
especie de recuento en el espacio de fase.39 Einstein
demostró que esta modificación era equivalente a asumir que los fotones son
rigurosamente idénticos y que ello implicaba una "misteriosa interacción
no local",40 41 ahora entendida como la exigencia de un estado simétrico
mecánico cuántico. Este trabajo dio lugar al concepto de los estados coherentes y
al desarrollo del láser.
En los mismos artículos, Einstein amplió el formalismo de Bose a partículas no
materiales (bosones), y predijo que a temperaturas lo suficientemente bajas se
condensarían en su estado cuántico fundamental; este condensado de
Bose-Einstein se observó experimentalmente en 1995.42
Los
fotones deben obedecer la estadística de
Bose-Einstein si van a permitir el principio de
superposición de los campos
electromagnéticos, la condición es que las ecuaciones de
Maxwell sean lineales. Todas las partículas se dividen en
fermiones y bosones, en función de si su espín es semi-entero o entero
respectivamente. El teorema de la estadística del espín pone de manifiesto que
todos los bosones deben obedecer la estadística de Bose-Einstein, mientras que
todos los fermiones obedecen la estadística de
Fermi-Dirac o, de forma equivalente, el principio de
exclusión de Pauli, que establece que, como máximo, una única
partícula puede ocupar un estado cuántico. Así, si el fotón fuera un fermión,
en un instante de tiempo sólo un fotón podría moverse en una dirección
determinada. Esto es incompatible con la observación experimental de que los
láseres pueden producir luz coherente de intensidad arbitraria, es decir, con
muchos fotones desplazándose en la misma dirección. Por lo tanto, el fotón debe
ser un bosón y obedecer la estadística de Bose-Einstein.
El
primero de sus artículos de 1905 se
titulaba Un punto de vista heurístico sobre la producción y transformación
de luz. En él Einstein proponía la idea de "quanto" de luz (ahora
llamados fotones)
y mostraba cómo se podía utilizar este concepto para explicar el efecto
fotoeléctrico.
La
teoría de los cuantos de luz fue un fuerte indicio de la dualidad
onda-corpúsculo y de que los sistemas físicos pueden mostrar
tanto propiedades ondulatorias como corpusculares. Este artículo constituyó uno
de los pilares básicos de la mecánica cuántica.
Una explicación completa del efecto fotoeléctrico solamente pudo ser elaborada
cuando la teoría cuántica estuvo más avanzada. Por este trabajo, y por sus contribuciones
a la física teórica, Einstein recibió el Premio Nobel de
Física de 1921.
Efecto Doppler y Mossbeaur
E= hv
donde :
E es energía
h es la constante de Planck= 6.626X10^-34 J·s
v es la frecuencia de onda
El
efecto Mossbauer, es un fenómeno físico descubierto por Rudolf Mößbaueren 1957. El mismo se relaciona con la emisión
y absorción resonante, y libre de retroceso de rayos gamma por parte
de átomos de un sólido. Con anterioridad se había observado la emisión y
absorción de rayos X por
parte de gases, por lo tanto se pensaba que un fenómeno similar se observaría
con los rayos gamma, que se originan en las transiciones nucleares (a
diferencia de los rayos X que se producen por transiciones de electrones). Sin embargo,
fallaron los intentos por observar resonancias de rayos gamma en gases debido a
la energía que se pierde en el retroceso, lo que imposibilita la resonancia (elefecto Doppler también
ensancha el espectro de los rayos gamma). Sin embargo Mössbauer pudo observar
resonancias en iridio en
estado sólido, lo que disparó la pregunta sobre por qué era posible observar
resonancia de rayos gamma en los sólidos, pero no en los gases. Mössbauer
propuso que, para el caso de átomos que se encuentran contenidos dentro de un
sólido, bajo ciertas circunstancias una fracción de los eventos nucleares podía
tener lugar sin que se produjera un retroceso. Atribuyó la resonancia observada
a esta fracción de eventos nucleares en los cuales no se dispersaría energía en
fenómenos de retroceso. Por este descubrimiento se le concedió el Premio Nobel de
Física en el año 1961 junto con Robert Hofstadter por
su trabajo en el campo de la dispersión de
electrones en el núcleo de los átomos.
En
general, los rayos gamma son producto de transiciones nucleares: entre un
estado inestable de alta energía, a un estado de menor energía. La energía del
rayo gamma emitido corresponde a la energía de la transición nuclear, menos la
cantidad de energía que se pierde en el retroceso (o desplazamiento) del átomo
que la emite. Si la "energía de retroceso" que se pierde es pequeña
comparada con el ancho de la energía de la transición nuclear, entonces la
energía del rayo gamma todavía se corresponde con la energía de la transición
nuclear, y el rayo gamma puede ser absorbido por un segundo átomo del mismo
tipo que el primero. Esta emisión y posterior absorción es llamada resonancia.
Energía de retroceso adicional es también utilizada durante la absorción, de
forma tal que para que la resonancia pueda producirse la energía de retroceso
debe ser menor que la mitad de la energía correspondiente a la transición
nuclear.
La
cantidad de energía en el cuerpo que experimenta el retroceso se puede calcular
aplicando conservación del momento:
Donde
PR es el momento del cuerpo que retrocede, y Pγ es
el momento del rayo gamma. Substituyendo la energía en la ecuación se obtiene:
Donde
ER es la energía que se disipa como retroceso, Eγ es
la energía del rayo gamma, M es la masa del cuerpo que emite o absorbe, y c es
la velocidad de la
luz. En el caso de un gas los cuerpos que emiten y absorben son los
átomos, por lo que la masa es pequeña, y en consecuencia una gran energía de
retroceso, lo cual imposibilita se produzca la resonancia. (Se debe notar que
la misma ecuación es aplicable a las pérdidas de energía de retroceso en los
rayos X, pero como la energía del fotón es mucho menor,
la pérdida de energía es mucho menor y por lo tanto hace posible que la
resonancia ocurra en la fase gaseosa con rayos X.)
En
un sólido, los núcleos forman parte de una red y por lo tanto su retroceso
ocurre de manera distinta que en un gas. La red en su conjunto experimenta un
retroceso pero la energía de retroceso es ínfima porque la M en la ecuación indicada
previamente corresponde a la masa de toda la red. Sin embargo, la energía
liberada en un decaimiento puede ser tomada (o suministrada) por vibraciones de
la red de átomos que forman el sólido. La energía de estas vibraciones está conformada
por paquetes cuantizados de energía llamados fonones.
El efecto Mössbauer ocurre porque existe una probabilidad finita de que ocurra
un decaimiento que no involucre fotones. O sea en algunos de los eventos
nucleares (la fracción sin retroceso), toda la red cristalina actúa como un
cuerpo en retroceso, y por lo tanto los eventos pueden ser considerados a los
fines prácticos como sin retroceso. En estos casos, dado que la energía de
retroceso es ínfima, los rayos gammas emitidos poseen la energía apropiada y
por lo tanto se puede producir la resonancia.
Aberración de
la luz radiación
La
aberración de la luz fue descubierta por James Bradley en 1725, tratando de
medir la paralaje de
las estrellas. Se dio cuenta que no podía medir la paralaje, pero si noto que había
un movimiento en la posición de las estrellas que variaba anualmente,
relacionado con el movimiento de la Tierra alrededor del Sol. La aberración es
la diferencia entre la posición observada de una estrella y su posición real,
debido a la combinación de la velocidad del observador y la velocidad finita de
la luz. Como se ve en el diagrama de arriba, si la Tierra estuviera
quieta, sin movimiento alguno, la situación seria la de arriba: la luz de la
estrella llega exactamente desde donde está la estrella.
La
realidad en cambio es nuestro planeta se mueve a 30 km/seg. Alrededor del Sol.
Este movimiento se representa con una flecha amarilla. Al estar en movimiento
entonces, la luz de la estrella parece venir de otro lado, representado con la
flecha roja. Nota que la aberración siempre está en contra del movimiento
orbital del astro considerado. La definición se hizo para la Tierra específicamente,
pero cualquier astro en movimiento sufre la aberración estelar, o aberración de
la luz.
En
la Tierra alcanza como máximo 20,47 segundos de arco. En casos extremos,
si una nave espacial viajara a una fracción considerable de la velocidad de la
luz, las estrellas cambiarían de posición de una manera fácilmente visible a
simple vista.
Bibliografía:
http://astroverada.com/_/Main/T_doppler.html
http://www.quimicanuclear.org/pdf_memorias2006/simposio/JESUS_SOBERON.pdf
http://www.astromia.com/glosario/aberraluz.htm
Sears, Francis. Física Universitaria. Volumen 2, Novena edición. Pearson Educación. México, 1999.
http://astroverada.com/_/Main/T_doppler.html
http://www.quimicanuclear.org/pdf_memorias2006/simposio/JESUS_SOBERON.pdf
http://www.astromia.com/glosario/aberraluz.htm
Sears, Francis. Física Universitaria. Volumen 2, Novena edición. Pearson Educación. México, 1999.
De La Rosa Esparza Armando 1/03/13 "Forma Diferencial"Tarea #2
Tarea 2. Forma Diferencial
Forma Diferencial: (dx + xdy)
2. Se busca Longitud:
3. Se dibuja forma diferencial:
De La Rosa Esparza Armando 3/03/13 "Cambio de coordenadas" Tarea #3
Tarea 3. Cambio de Coordenadas
Para la física, las coordenadas no son importantes. Son solo una manera
de llevar un control de lo que se está estudiando, pero en realidad, el punto
existe sin necesidad de las coordenadas. De esta manera podemos elegir las
coordenadas que nosotros queramos y cambiarlas a nuestro gusto y aun así el
punto que estamos estudiando siempre será el mismo.
Estamos acostumbrados a ubicar con cierta facilidad algún punto en el
espacio por medio de coordenadas. Matemáticamente si estas coordenadas son
cambiadas, pensamos que el lugar u objeto ha sido cambiado; mas sin embargo se
debe entender de manera más física.
Que las coordenadas son simplemente un sistema de referencia y si las
variables, en las que éstas son medidas, cambian, el vector no lo hace.
Ejemplos:
De La Rosa Esparza Edgar Armando 4/03/2013 "Velocidad Relativa" Física III
Tarea 4. J-T & Velocidad Relativa
"Velocidad relativa como
diferencia de los vectores"
Hablamos de velocidad relativa
cuando medimos la velocidad de un cuerpo "x" con respecto a la posición de un
cuerpo y. Ésta comparación se cambia cuando medimos la velocidad de "x" con
respecto a un cuerpo "z"; y sin embargo sabemos que la velocidad es la misma en
un mismo instante.
En caso de medir la velocidad de "x" con respecto al mismo cuerpo "x", la velocidad es cero.
En
este caso tomamos a la capacidad calorífica C como velocidad relativa.Proceso Joule - Thompson
Velocidad
Relativa.
Para
definir la velocidad se necesitan dos cuerpos, por eso se dice que la velocidad
es relativa por qué se necesita elegir un marco de referencia.
Ejemplo:
De La Rosa Esparza Edgar Armando 8/03/2013 Tarea No. 5 "Relatividad" Física III
Tarea 5. Relatividad
ABSOLUTOS
|
RELATIVOS
|
Carga corriente
|
Espacio
|
Espacio-tiempo
|
Carga eléctrica
|
Emisión
|
Velocidad
|
Absorción
|
Corriente eléctrica
|
Relatividad - (Absolutividad)
La primera Teoría de Relatividad fue desarrollada por Galileo Galilei
(1564-1642). La relatividad de Galileo al estudio del
movimiento de una partícula condicionado a un sistema de
referencia arbitrariamente escogido. De este modo se establece que la
percepción y la medida de las magnitudes físicas varían en función al sistema
de referencia escogido. Para poner un ejemplo: no es lo mismo observar la caída
de una manzana que está moviéndose en un tren si lo vemos desde fuera del tren
(la manzana hace una parábola) o desde dentro (la manzana cae en vertical).
Su famosa frase: Eppur si muove ("Y sin embargo se
mueve") es el resumen de la mentalidad de la época ante un hecho
actualmente reconocido. La Tierra se mueve alrededor del Sol, si bien sus
habitantes no percibimos que esta alcanza velocidades de hasta 106.000 km/h
pues nosotros mismos nos movemos a esa velocidad. Esta teoría establecía que las magnitudes físicas eran dependientes del
sistema de referencia escogido pero presuponía que el tiempo era un ente absoluto
e independiente del sistema de referencia escogido.
Mi manera de pensar concuerdo con la teoría de Galileo, pues sin un marco
de referencia no podemos definir una magnitud. Por ejemplo, retomando lo que se
mencionó anteriormente de la caída de la manzana vista desde un tren en
movimiento y desde un lugar sin movimiento. La caída de la manzana no es igual
para ninguno de los dos marcos de referencia, así se hace absolutamente
necesario mencionar desde que marco de referencia se está definiendo cierta
magnitud, pues si no se hace lo que estamos diciendo es falso.
El tiempo como cuarta dimensión.
El tiempo se puede definir de muchos modos. Una definición podría ser la
que dan los físicos al definir el tiempo como aquello que pueden medir con
exactitud los relojes. Otra como una
forma de envolver los sucesos reales que crea nuestra propia mente. Pero, ¿por
qué considerarlo como una cuarta dimensión?
En la teoría general de la relatividad, estudiando los campos
gravitacionales, se demuestra que cuanto mayor sea la masa de los cuerpos y por
tanto mayor su campo gravitacional, más se apartan sus propiedades reales de la
geometría euclídea. Esto es, al parecer provoca una curvatura en el espacio.
Por tanto, la curvatura del espacio depende de las masas gravitacionales, y al
cambiar éstas, se modifican las propiedades tanto del espacio como del tiempo.
Esto constituye, al parecer, un nexo entre el espacio y el tiempo, que ha
pasado a ser una idea directriz del pensamiento moderno. También la teoría de
las cuerdas, a groso modo, propone dimensiones alternativas que sólo existen
en un microcosmos, y en el macrocosmos sólo quedan las otras cuatro, las del
espacio y la del tiempo, como consecuencia de la gran explosión donde convivían
todas las dimensiones.
Todas estas teorías y la misma razón, nos inclinan a pensar que el
espacio y el tiempo forman una variedad tetra dimensional, ya que cada momento
parece pertenecer a una sucesión de ellos formando una dimensión, un continuo y
un discreto a la vez.
Sin embargo, utilizando la misma
teoría de la relatividad, cuando intentamos cuantizarla se llega a una ecuación
(la de Wheeler De Witt) que carece de variable temporal. Observando esta
cuantización, e incluso en la mecánica clásica donde existe la trayectoria que
es independiente del tiempo, podemos inclinarnos a pensar que el tiempo no
tiene porqué ser una dimensión, que puede que el espacio no forme un continuo
con el tiempo.
A partir de esta definición en mi opinión en la naturaleza se desarrollan la cuarta dimensión pero nosotros solo alcanzamos a percibir 3 de estas, con nuestros sentidos; lo que da como resultado nuestro plano.
Corrección de tarea 5 “Relatividad”
ABSOLUTOS
|
RELATIVOS
|
Carga corriente
|
Espacio
|
Espacio-tiempo
|
Carga eléctrica
|
Emisión
|
Velocidad
|
Absorción
|
Corriente eléctrica
|
5a.
5b.
Tarea: Completar Tabla
|
|||
Conceptos Absolutos
|
Conceptos Relativos
|
Absolutos
|
Relativos
|
Acontecimiento
no sabe dónde y cuando
|
Ubicación / lugar de
nacimiento
Fecha de nacimiento
|
||
Cuatro-dimensiones.
Espacio tiempo de los
acontecimientos
|
Espacio ”físico” de tres
dimensiones
No es físico. Una dimensión-tiempo
de todos los momentos
|
Acontecimiento
|
Simultaneidad
|
Rapidez de la luz
|
Energía de la luz:
Efecto Doppler
|
Energía de radiación
|
|
Carga corriente
|
Carga eléctrica
Corriente eléctrica
|
||
El campo electromagnético
|
El campo eléctrico
El campo magnético
|
||
Desplazamiento
La inducción electromagnética
|
Desplazamientos:
Inducción eléctrica
Inducción magnética
|
||
Cumpleaños
|
|||
Nacimiento
|
5c. Elegir una Teoría
Yo elijo la teoría de galileo 1632
Opinión personal de si existe 3 dimensiones.
Opino la teoría de galileo de 1632 que no existe lugares en naturaleza, lugares por qué lugares es dependiente de marco de referencia siempre. Hay que elegir siempre marco de referencia para tener un lugar.
Por ejemplo si te preguntan si durante inicio y final de clase estas en el mismo lugar tú debes responder no puedo decidir sin elegir marco de referencia. Suponiendo que tierra no se muere estoy en el mismo lugar pero como tierra se mueve ya no estoy en el mismo lugar.
De La Rosa Esparza Edgar Armando 20/03/2013 Tarea No. 6 "Métrica" Física III
Métrica
Utilizamos la métrica para identificar cualquier función dentro de un
espacio. Magnitud escalar según textos de física en preparatoria:
Magnitud escalar es aquella cuyo valor queda perfectamente definido por
un número seguido de la unidad adoptada de su módulo.*
Aquí encontramos un error dentro de la definición de magnitud
escalar. Nos dice que la magnitud
escalar de un vector está totalmente definida por un número, y no toma en
cuenta el espacio en el que el vector actúa.
Por ejemplo:
La velocidad de la luz está definida como aproximadamente 186.282,397
millas/s.
Sin embargo sabemos acerca de la refracción de la luz; es decir, que
ésta velocidad no es constante e independiente del ambiente en el que actúa.
La velocidad de la luz cambia entre el vació y su dispersión por agua aire.
Bibliografía:
*Galán García, José Luis "Introducción al cálculo vectorial para el
estudio de la Física"
Corrección de tarea 6 “Métrica”
Corrección de tarea 6 “Métrica”
6ª. Comprobar ecualidad
6b. Demostrar gráficamente des-igualdad
de los procesos en dos puntos.
6c. En dos coordenadas {t,x}, calcula
cresta de la forma diferencial d(t+x) ≠ dt. El tiempo es una forma diferencial
dt con su crestes los superficies de acontecimiento simultáneos
(sincronizados).
6d. Creste de d(t+x).
Muchos textos dicen que vector es una
cantidad con dirección que posee magnitud, están equivocados. Vector no tiene
magnitud escalar asigna magnitud escalar a vector. Producto escalar también es
producto de gibss. Vector no sabe que magnitud tiene por si solo. Vector tiene
dirección.
Un proceso isobárico es un proceso termodinámico que ocurre a presión constante. La Primera Ley de la Termodinámica, para este caso, queda expresada como sigue:
,
Donde:
7a. g(v*v) = 1 Buscar ambiente.
7b. Investigar dos ambientes g1 y g2. Calcular g1 (v x v) ≠ g2 (v x v).
Luz, Ley de Snell
El índice de refracción (n) está definido como el cociente de la velocidad (c) de un fenómeno ondulatorio como luz o sonido en el de un medio de referencia respecto a la velocidad de fase (vp) en dicho medio:
Tarea 8c. Dispersión de Radiación
Tarea 8d. Velocidad de la Luz.
Teoría de desplazamiento Doppler.
Demuestra
que el factor de Minkowski se puede expresar en términos de la magnitud
de la velocidad relativa.
Dos observadores, dos marcos de referencia como
los campos vectoriales de espacio-tiempo, calle= Mercado (M) y Autobús (A)
observan la misma radiación luz (L).
Aberración.
Energía Relativa
La cantidad de movimiento, momento lineal, ímpetu o moméntum es una magnitud física fundamental de tipo vectorial que describe el movimiento de un cuerpo en cualquier teoría mécanica. En mecánica clásica la cantidad de movimiento se define como el producto de la masa del cuerpo y su velocidad en un instante determinado. Históricamente el concepto se remonta a Galileo Galilei en su Discursos sobre dos nuevas cienciasusa el término italiano impeto, mientras que Isaac Newton usa en Principia Mathematica el término latino motus (movimiento) y vis (fuerza).Moméntum es una palabra directamente tomada del latín mōmentum, derivado del verbo mŏvēre 'mover'.
Ímpetu.
El proceso de emisión de la radiación electromagnética es un proceso exactamente
inverso al proceso de absorción y puede ser representado por la siguiente ecuación:
M*→ M + hν
De la misma manera que en el proceso de absorción, las leyes cuánticas son las que
rigen éste fenómeno. Si una especie es excitada a niveles superiores de energía, por
medio de rayos X, flama, bombardeo de electrones, arco eléctrico, etc. la energía que
emite al regresar del estado basal al estado excitado es característica.
Generalmente la energía proporcionada a la especie en estudio es tan grande que ocurre
el rompimiento de enlaces químicos, de tal manera que el espectro de emisión observado
es el de átomos o iones. Este espectro consiste de líneas bien definidas, características
de cada elemento, lo cual permite su identificación.
13a. Premio Nobel en 1997 (Steven Chu Claude Cohen-Tannoudji William Daniel Phillips)
,
Donde:
- = Calor transferido.
- = Energía interna.
- = Presión.
- = Volumen.
De La Rosa Esparza Armando 3/02/13"Producto Punto" Tarea #7
Tarea 7. Producto Punto
Ejemplo: Producto punto
Con los ejemplos anteriores,
se puede comprobar que existe una variedad infinita de productos puntos o de
tensores métricos con los cuales podemos trabajar.
Corrección de tarea 7 “Producto Punto”
Corrección de tarea 7 “Producto Punto”
Utilizamos la métrica
para identificar cualquier función dentro de un espacio.
Magnitud escalar según
textos de física en preparatoria:
Magnitud escalar es
aquella cuyo valor queda perfectamente definido por un número seguido de la
unidad adoptada de su módulo.*
Aquí encontramos un error dentro de la
definición de magnitud escalar.
Nos dice que la magnitud escalar de un
vector está totalmente definida por un número, y no toma en cuenta el espacio
en el que el vector actúa.
Por ejemplo:
La velocidad de la luz está definida
como aproximadamente 186.282,397 millas/s.
Sin embargo sabemos acerca de la refracción de la luz; es decir, que ésta velocidad no es constante e independiente del ambiente en el que actúa.
La velocidad de la luz cambia entre el vacío y su dispersión por agua o aire.
Sin embargo sabemos acerca de la refracción de la luz; es decir, que ésta velocidad no es constante e independiente del ambiente en el que actúa.
La velocidad de la luz cambia entre el vacío y su dispersión por agua o aire.
7a. g(v*v) = 1 Buscar ambiente.
7b. Investigar dos ambientes g1 y g2. Calcular g1 (v x v) ≠ g2 (v x v).
De La Rosa Esparza Armando 3/02/13"Ley de Snell"Tarea #8
Tarea 8. Ley de Snell
Luz, Ley de Snell
Willebrord Snell van Royen (Leiden 13 de
junio de 1580 - 30 de octubre de 1626).
Fue
un astrónomo y matemático holandés célebre por la ley
de la refracción que lleva su nombre.
La ley de Snell es una fórmula utilizada para calcular el ángulo
de refracción de la luz al atravesar la superficie de separación
entre dos medios de propagación de la luz (o cualquier onda
electromagnética) con índice de refracción distinto.
Introdujo varios
descubrimientos importantes sobre el tamaño de la Tierra y realizó
mejoras al método aplicado del cálculo.
A pesar de comenzar los
estudios de Derecho en la Universidad de Leiden mostró un gran
interés por las matemáticas, disciplina que ya enseñaba incluso mientras
cursaba sus estudios. En 1613 sustituyó a su padre, Rudolph Snel
(1546 - 1613), como profesor de matemáticas en la Universidad de
Leyden. En 1615 planeó y llevó a cabo un nuevo método para medir el
radio de la Tierra por medio de la determinación de la longitud de un arco
de meridiano calculado mediante triangulación, trabajo considerado la
fundación de la geodesia.
Además, Snell se distinguió
como matemático mejorando el método para el cálculo de π utilizado
por los antiguos sabios griegos; con un polígono de 96 lados obtuvo 7
cifras correctas, mientras que con los métodos clásicos sólo se habían obtenido
2. En 1621 enunció la ley de refracción de la luz adelantándose,
según Christian Huygens (Dioptrika, 1703),
a Descartes a quién se atribuyó inicialmente el descubrimiento al
publicarlo en 1637.
En su honor, un
cráter lunar lleva el nombre de Snellius.
8B. Ley de Snell de Refracción
Consideremos un frente de ondas que se acerca a la
superficie de separación de dos medios de distintas propiedades. Si en el
primer medio la velocidad de propagación de las ondas es v1 y en el segundo medio es v2 vamos a
determinar, aplicando el principio de Huygens, la forma del frente de onda un
tiempo posterior t.
A la izquierda, se ha dibujado el frente de ondas que
se refracta en la superficie de separación de dos medio, cuando el frente de
ondas incidente entra en contacto con el segundo medio. Las fuentes de ondas
secundarias situadas en el frente de ondas incidente, producen ondas que se
propagan en todas las direcciones con velocidad v1 en el primer medio y con velocidad v2 en el segundo
medio. La envolvente de las circunferencias trazadas nos da la forma del frente
de ondas después de tiempo t,
una línea quebrada formada por la parte del frente de ondas que se propaga en
el primer medio y el frente de ondas refractado que se propaga en el segundo.
El frente de ondas incidente forma un ángulo θ1 con la superficie
de separación, y frente de ondas refractado forma un ángulo θ2 con dicha
superficie.
En la parte central de la figura, establecemos la
relación entre estos dos ángulos.
- En el
triángulo rectángulo OPP’ tenemos que
v1·t=|OP’|·senθ1
- En el
triángulo rectángulo OO’P’ tenemos que
v2·t=|OP’|·senθ2
La relación entre los ángulos θ1 y θ2 es:
La refracción de la luz
obedece las siguientes leyes:
Primera ley. El rayo
incidente, la normal y el rayo refractado se encuentran en el mismo plano.
Segunda ley. El ángulo de
refracción Ɵr depende de las propiedades de los dos medios, y el ángulo de
incidencia Ɵi a través de la relación:
8C. Dispersión de la luz o Radiacion
Como ya se señaló, cuando un
rayo de luz monocromática incide en la cara izquierda de un prisma, el rayo
refractado se desvía hacia la normal, ya que el índice de refracción del prisma
es mayor que el del aire. Así, el efecto neto del prisma es cambiar la
dirección del rayo, el cual emergerá en una dirección que difiere de su
dirección original en un ángulo de desviación δ.
8D. Velocidad de la Luz.
Corrección de tarea 8 “Ley de Snell”
La ley de Snell es una fórmula utilizada para calcular el ángulo de refracción de la luz al atravesar la superficie de separación entre dos medios de propagación de la luz (o cualquier onda electromagnética) con índice de refracción distinto. El nombre proviene de su descubridor, el matemático holandés Willebrord Snel van Royen (1580-1626). La denominaron "Snell" debido a su apellido pero le pusieron dos "l" por su nombre Willebrord el cual lleva dos "l".
La misma afirma que la multiplicación del indice de refracción por el seno del ángulo de incidencia es constante para cualquier rayo de luz incidiendo sobre la superficie separatriz de dos medios. Aunque la ley de Snell fue formulada para explicar los fenómenos de refracción de la luz se puede aplicar a todo tipo de ondas atravesando una superficie de separación entre dos medios en los que la velocidad de propagación de la onda varíe.
Historia.
La ley de Snell fue descubierta primero por Ibn Sahl en el siglo XIII, que la utilizó para resolver las formas de las lentes anaclastic (las lentes que enfocan la luz con aberraciones geométricas). Fue descubierta otra vez en el siglo XVI y enunciada nuevamente en el siglo XVII, por Willebrord Snel van Royen. En los países francófonos la ley de Snell se conoce como "segunda ley de contracción" o "ley de descartes".
Un rayo de luz propagándose en un medio con índice de refracción incidiendo con un ángulo sobre una superficie sobre un medio de índice con puede reflejarse totalmente en el interior del medio de mayor índice de refracción. Este fenómeno se conoce como reflexión interna total o ángulo límite y se produce para ángulos de incidencia mayores que un valor crítico cuyo valor es:
En la ley de Snell:
si , entonces . Eso significa que cuando aumenta, llega a radianes (90°) antes que . el rayo refractado (o transmitido) sale paralelo a la frontera. Si aumenta aún más, como no puede ser mayor que , no hay transmisión al otro medio y la luz se refleja totalmente.
La reflexión es realmente total (100%) y sin pérdidas. Es decir, mejor que los espejos metálicos (plata, aluminio) que solo reflejan 96% de la potencia luminosa incidente.
La refracción es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio material a otro. Solo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si estos tienen indices de refracción distintos. La refracción se origina en el cambio de velocidad de propagación de la onda.
Un ejemplo de este fenómeno se ve cuando se sumerge un lápiz en un vaso con agua: el lápiz parece quebrado. También se produce refracción cuando la luz atraviesa capas de aire a distinta temperatura, de la que depende el índice de refracción. Los espejismos son producidos por un caso extremo de refracción, denominado reflexión total. Aunque el fenómeno de la refracción se observa frecuentemente en ondas electromagnéticas como la luz, el concepto es aplicable a cualquier tipo de onda.
El índice de refracción es una medida que determina la reducción de la velocidad de la luz al propagarse por un medio homogéneo. De forma más precisa, el índice de refracción es el cambio de la fase por unidad de longitud, esto es, el número de onda en el medio () será veces más grande que el número de onda en el vacio ().
Definición física
Tarea 8c. Dispersión de Radiación
En física se denomina dispersión al fenómeno de separación de las ondas de distinta frecuencia al atravesar un material. Todos los medios materiales son más o menos dispersivos, y la dispersión afecta a todas las ondas; por ejemplo, a las ondas sonoras que se desplazan a través de la atmósfera, a las ondas de radio que atraviesan el espacio interestelar o a la luz que atraviesa el agua, el vidrio o el aire.
Se habla de dispersión, en términos generales, como el estado de un sólido o de un gas cuando contienen otro cuerpo uniformemente repartido en su masa (equivalente a la noción de disolución, que concierne a los líquidos).
En Óptica
Cuando un haz de luz blanca procedente del sol atraviesa un prisma de cristal, las distintas radiaciones monocromáticas son tanto más desviadas por la refracción cuanto menor es su longitud de onda. De esta manera, los rayos rojos son menos desviados que los violáceos y el haz primitivo de luz blanca, así ensanchado por el prisma, se convierte en un espectro electromagnético en el cual las radiaciones coloreadas se hallan expuestas sin solución de continuidad, en el orden de su longitud de onda, que es el de los siete colores ya propuestos por Isaac Newton: violeta, índigo, azul, verde, amarillo, anaranjado y rojo (Así como, en ambos extremos del espectro, el ultravioleta y el infrarrojo, que no son directamente visibles por el ojo humano, pero que impresionan las placas fotográficas). Es sabido desde la antigüedad que la luz solar, al pasar por cristales transparentes o joyas de varias clases, produce brillantes colores.
Tarea 8d. Velocidad de la Luz.
La velocidad de la luz en el vacío es por definición una constante universal de valor 299.792.458 m/s (aproximadamente 186.282,397 millas/s)2 3 (suele aproximarse a 3·108 m/s), o lo que es lo mismo 9,46·1015 m/año; la segunda cifra es la usada para definir al intervalo llamado año luz.
Se simboliza con la letra c, proveniente del latín celéritās (en español celeridad o rapidez), y también es conocida como la constante de Einstein.
El valor de la velocidad de la luz en el vacío fue incluido oficialmente en el Sistema Internacional de Unidades como constante el 21 de octubre de 1983, pasando así el metro a ser una unidad derivada de esta constante.
La rapidez a través de un medio que no sea el "vacío" depende de su permitividad eléctrica, de su permeabilidad magnética, y otras características electromagnéticas. En medios materiales, esta velocidad es inferior a "c" y queda codificada en el índice de refracción. En modificaciones del vacío más sutiles, como espacios curvos, efecto Casimir, poblaciones térmicas o presencia de campos externos, la velocidad de la luz depende de la densidad de energía de ese vacío.
¿Cual metodo es mas feo o es mejor? Es el mejor método de clases que el de levine.
¿Levine es mejor, o es mejor como llegamos en clase? Mejor como se lleva en clase
De La Rosa Esparza Edgar Armando
10/04/713
Tarea No. 9
Física III
Teoría de desplazamiento Doppler.
9ª.
Sea A un autobús y M un mercado como los vectores en el espacio-tiempo.
La velocidad relativa de autobús como se observa desde el mercando, Minkowski
la define como:
Teoría De Doppler
9b.
Solución.
9c.
Calcular
el efecto de Doppler: como son relacionados las frecuencias AL con ML.
Ejemplo:
h=
constante de Planck, L= frecuencia de la luz y VML= frecuencia de la luz
relativo a marco de referencia de mercado.
De
La Rosa Esparza Edgar Armando
Tarea
No. 10
//
Física
III
Aberración.
De La Rosa Esparza Edgar Armando
Tarea No. 11
19/04/13
Física III
Energía Relativa
11a.
En la década de los años 40 del siglo XIX, varios físicos, en
los que se encontraban Joule, Helmholtz y Meyer, fueron desarrollando esta
primera ley, la cual se refiere a la energía interna, trabajo y calor. La
energía interna, el trabajo y el calor
son manifestaciones de energía, es por esto que la energía no se
crea ni se destruye. Sin embargo, fueron Calusius y Thomson (Lord Kelvin) quienes
en 1850 quienes escribieron los primeros enunciados formales.
La primera Ley de la Termodinámica
La primera Ley de la Termodinámica también conocida como
principio de conservación de la energía para la termodinámica,
establece que si se realiza trabajo sobre un sistema o bien éste intercambia
calor con otro, la energía interna del sistema cambiará.
En palabras llanas: "La energía ni se crea ni se destruye: sólo se
transforma".
Visto de otra forma, esta ley permite definir el calor como la energía
necesaria que debe intercambiar el sistema para compensar las diferencias entre
trabajo y energía interna. Fue propuesta por Nicolas Leonard Sadi
Carnot en 1824, en su obra Reflexiones sobre la potencia motriz del
fuego y sobre las máquinas adecuadas para desarrollar esta potencia, en la que
expuso los dos primeros principios de la termodinámica. Esta obra fue
incomprendida por los científicos de su época, y más tarde fue utilizada por
Rudolf Clausius y Lord Kelvin para formular, de una manera
matemática, las bases de la termodinámica.
Hermann Helmholtz 1847
¿Cómo describir el calor? Hacia fines del siglo XVII se propuso el
concepto del flogisto; éste era un fluido que los cuerpos ganaban o perdían
durante la combustión y otras reacciones químicas. Se creía que el calor era un
fluido imponderable. Sin embargo, hacia fines del siglo XVIII, científicos como
Antoine Lavoisier (1743-1794), Joseph Black (1728-1799) y otros desecharon esta
idea con base en los resultados que habían obtenido en sus experimentos. El
mismo Lavoisier propuso una alternativa con la teoría del calórico. Supuso que
el calórico era una sustancia que no se podía ni crear ni destruir y que era un
fluido elástico. Este modelo pudo explicar adecuadamente un buen número de
fenómenos familiares.
Para ese entonces Benjamín Thompson, conde de Rumford (1753-1814) se
había interesado en los fenómenos térmicos. Trabajó durante muchos años
construyendo e inventando aparatos como hornos, chimeneas, etcétera. Se dio
cuenta de que no era posible considerar al calor como una sustancia. En un
célebre trabajo hizo ver que se podía producir calor por medio de fricción.
Sin embargo, Rumford no pudo aclarar el origen de este movimiento. Fue
hasta la década de 1830 a 1840 que el gran físico inglés James Prescott Joule
(1818-1889) realizó una brillante serie de experimentos y pudo demostrar que el
calor era una forma de energía. Asimismo, presentó uno de los primeros
enunciados de la conservación de la energía. Casi simultáneamente a Joule pero
de manera completamente independiente, el médico alemán Robert Mayer
(1814-1878) publicó un trabajo en el que también enunció un principio de
conservación de la energía. Sin embargo, se debe mencionar que los argumentos
utilizados por Mayer para llegar a dicho enunciado contenían muchas
generalizaciones sin base firme. Finalmente, el físico alemán Hermann von
Helmholtz (1821-1894) publicó un tratamiento cuantitativo de la
conservación de la energía en el que incluía también las energiás eléctrica,
magnética y química.
Como resultado de estos trabajos se pudo formular entonces el siguiente
principio: cuando el calor se transforma en cualquier otra forma de energía, o
viceversa, la cantidad total de energía permanece constante; es decir, la
cantidad de calor que desaparece es equivalente a la cantidad del otro tipo de
energía en que se transforma y viceversa. Este principio se conoce como la primera
ley de la termodinámica.
11b.
Principio de conservación de cantidad de movimiento lineal.
La cantidad de movimiento, momento lineal, ímpetu o moméntum es una magnitud física fundamental de tipo vectorial que describe el movimiento de un cuerpo en cualquier teoría mécanica. En mecánica clásica la cantidad de movimiento se define como el producto de la masa del cuerpo y su velocidad en un instante determinado. Históricamente el concepto se remonta a Galileo Galilei en su Discursos sobre dos nuevas cienciasusa el término italiano impeto, mientras que Isaac Newton usa en Principia Mathematica el término latino motus (movimiento) y vis (fuerza).Moméntum es una palabra directamente tomada del latín mōmentum, derivado del verbo mŏvēre 'mover'.
La definición concreta de cantidad de movimiento difiere de una
formulación mecánica a otra: en mecánica newtoniana se define para
una partícula simplemente como el producto de su masa por la velocidad, en mecánica
lagrangiána o hamiltoniana admite formas más complicadas en sistemas
de coordenadas no cartesianas, en la teoría de la relatividad la
definición es más compleja aun cuando se usen sistemas inerciales, y en mecánica
cuántica su definición requiere el uso de operadores autoadjuntos
definidos sobre espacio vectorial de dimensión infinita.
En mecánica newtoniana, la forma más usual de introducir la cantidad de
movimiento es como el producto de la masa (kg) de un cuerpo material por su
velocidad (m/s), para luego analizar su relación con las leyes de Newton.
No obstante, después del desarrollo de la física moderna, esta manera de
hacerlo no resultó la más conveniente para abordar esta magnitud fundamental.
El defecto principal es que esta definición newtoniana esconde el concepto
inherente a la magnitud, que resulta ser una propiedad de cualquier ente físico
con o sin masa, necesaria para describir las interacciones. Los modelos
actuales consideran que no sólo los cuerpos másicos poseen cantidad de
movimiento, también resulta ser un atributo de los campos y los fotones.
La cantidad de movimiento obedece a una ley de conservación, lo
cual significa que la cantidad de movimiento total de todo sistema cerrado (o
sea uno que no es afectado por fuerzas exteriores, y cuyas fuerzas internas no
son disipadoras) no puede ser cambiada y permanece constante en el tiempo.
En el enfoque geométrico de la mecánica relativista la
definición es algo diferente. Además, el concepto de momento lineal puede
definirse para entidades físicas como los fotones o los campos
electromagnéticos, que carecen de masa en reposo.
No existe cantidad lineal en dim=3. Cantidad de movimiento
lineal, también llamado ímpetu. El espacio
P = mV -----> PV = Mv2
LV = 0
Principio de conservación de cantidad de movimiento angular.
El momento angular o momento cinético es una magnitud
física importante en todas las teorías físicas de la mecánica,
desde la mecánica clásica a la mecánica cuántica, pasando por la
mecánica relativista. Su importancia en todas ellas se debe a que está
relacionada con las simetrías rotacionales de los sistemas físicos. Bajo
ciertas condiciones de simetría rotacional de los sistemas es una magnitud que
se mantiene constante con el tiempo a medida que el sistema evoluciona, lo cual
da lugar a una ley de la conservación conocida como ley de
conservación del momento angular. El momento angular para un cuerpo rígido que
rota respecto a un eje, es la resistencia que ofrece dicho
cuerpo a la variación de la velocidad angular. En el Sistema
Internacional de Unidades el momento angular se mide en kg·m²/s.
Esta magnitud desempeña respecto a las rotaciones un papel análogo al momento
lineal en las traslaciones. Sin embargo, eso no implica que sea una
magnitud exclusiva de las rotaciones; por ejemplo, el momento angular de
una partícula que se mueve libremente con velocidad constante (en
módulo y dirección) también se conserva.
El nombre tradicional en español es momento cinético, pero
por influencia del inglés angular momentum hoy son frecuentes momento
angular y otras variantes como cantidad de movimiento angular o ímpetu
angular.
La cantidad de movimiento angular se define como el vector L en dim=3
L = r x Mv ----> LV = 0
11c.
De
La Rosa Esparza Edgar Armando
Tarea
No. 12
25/04/13
Física
III
Ímpetu.
Absolutos
|
Relativos
|
||
|
Espacio
|
||
4-dimensional
|
Velocidad
|
||
Espacio-tiempo
|
Energía de la luz
|
||
Desplazamiento
|
Campo magnético
|
||
Gravedad
|
Energía
|
||
Tiempo
|
Densidad
|
||
Coeficientes caloríficos
|
Ímpetu Relativo.
Teorema.
12a.
12b.
Energia inerte es 0.
12c.
De La Rosa Esparza Edgar Armando
Tarea No. 13
25/04/13
Física III
Cuando la radiación pasa a través de una capa transparente de un sólido, líquido o gas,
ciertas frecuencias pueden ser selectivamente removidas a través de un proceso de
absorción. Durante dicho proceso la radiación electromagnética es transferida a los
átomo o moléculas que se encuentran en la muestra; el resultado es que éstas partículas
son promovidas desde el estado basal hasta estados de mayor energía o estados
excitados.
Teoría de emisión de radiación electromagnética.
inverso al proceso de absorción y puede ser representado por la siguiente ecuación:
M*→ M + hν
De la misma manera que en el proceso de absorción, las leyes cuánticas son las que
rigen éste fenómeno. Si una especie es excitada a niveles superiores de energía, por
medio de rayos X, flama, bombardeo de electrones, arco eléctrico, etc. la energía que
emite al regresar del estado basal al estado excitado es característica.
Generalmente la energía proporcionada a la especie en estudio es tan grande que ocurre
el rompimiento de enlaces químicos, de tal manera que el espectro de emisión observado
es el de átomos o iones. Este espectro consiste de líneas bien definidas, características
de cada elemento, lo cual permite su identificación.
13a. Premio Nobel en 1997 (Steven Chu Claude Cohen-Tannoudji William Daniel Phillips)
En 1985, Chu y sus colegas emplearon una matriz de haces láser entrecruzados para crear un efecto que denominaron melaza óptica, que causaba una reducción de la velocidad de los átomos objetivo desde 4000 km/h a cerca de un km/h, como si los átomos se desplazasen por una densa melaza. La temperatura de los átomos frenados se aproximaba al cero absoluto.
El equipo también desarrolló una trampa atómica usando láseres y bobinas magnéticas que les permitieron capturar y estudiar los átomos enfriados. Phillips y Cohen-Tannoudji continuaron el trabajo de Chu, ingeniando métodos para usar láseres para atrapar átomos a temperaturas aún más cercanas al cero absoluto. Estas técnicas permiten a los científicos mejorar la precisión de los relojes atómicos empleados en la navegación espacial, construir interferómetros atómicos que pueden medir con precisión las fuerzas gravitatorias, y diseñar láseres atómicos que pueden emplearse para manipular circuitos electrónicos con extremada precisión.
Este trabajo tiene que ver con la absorción y la emisión de fotones, porque para excitar un átomo es necesario que éste absorba fotones, el cual a su vez, emite estos fotones. Para obtener los átomo cerca del cero absoluto, el átomo debe de emitir una gran cantidad de fotones.
13b. Premio Nobel por descubrir Rayos.
Cuando se descubrieron los rayos, se desconocía su naturaleza. Toda radiación era denominada "rayos" seguido de algún calificativo que no decía nada sobre la naturaleza de los rayos.
Fue Wilhelm Röntgen quien recibe el premio Nobel en 1901 por producir radiación electromagnética con una longitud de onda correspondiente a la de los rayos x.
Röntgen fue un físico alemán y fue galardonado con el primer premio Nobel de Física.
En Alemania, a los rayos X se les conoce como Rayos Röntgen.
13c. Premio Nobel de Física de 1997 relación con absorciòn y emisión de los fotònes por átomos?
Físico estadounidense. Los logros de Phillips en el uso de rayos especiales de luz, llamados láser, para ralentizar, enfriar y capturar átomos, fueron fundamentales para avanzar en el estudio de los átomos. A finales de la década de 1980 Phillips utilizó el láser para enfriar y ralentizar átomos hasta un punto que en aquel entonces no se juzgaba posible. Compartió el Premio Nobel con otros dos científicos que realizaron avances independientes y complementarios, el estadounidense Steven Chu y el francés Claude Cohen - Tannoudji.
En 1970 se graduó en Física en el Juniata College de Huntingdon, Pensilvania. En 1976 se doctoró en Física por el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT). Dos años después se unió al National Institute of Standars and Technology (NIST), entonces conocido como National Bureau of Standards.
En 1985 Steven Chu y un equipo de los Bell Laboratories de Holmdel, Nueva Jersey, utilizaron con éxito el láser en una cámara de vacío para enfriar átomos a 240 millonésimas de grado Celsius por encima del cero absoluto, el punto en que toda la materia deja de moverse. Phillips adoptó las técnicas de Chu, y en 1988 él y su equipo enfriaron átomos a 40 millonésimas de grado Celsius por encima del cero absoluto, una temperatura inferior a la que los científicos juzgaban posible. Phillips propuso métodos para capturar átomos a intervalos regulares en lo que fue llamado "red óptica" .
A temperatura ambiente, los átomos se mueven a unos 4.000 km/h, una velocidad demasiado elevada para que los científicos puedan estudiarlos. La velocidad de los átomos está relacionada con la temperatura de la materia que conforman. Al disminuir la temperatura de la muestra de átomos, disminuye el movimiento de los átomos y viceversa. Chu y Phillips desarrollaron técnicas en las que los átomos eran bombardeados con rayos láser cuidadosamente dispuestos. El láser somete los átomos al impacto de paquetes de ondas de luz llamados fotones. Éstos no tienen masa, pero como pueden viajar a la velocidad de la luz llevan el suficiente impulso como para golpear a los átomos y frenarlos. En 1995 Cohen - Tannoudji y su equipo utilizaron técnicas similares para disminuir la temperatura de una muestra de átomos a 0,2 millonésimas de grado por encima del cero absoluto.
En 1995 fue elegido miembro de la Academia Americana de las Artes y las Ciencias y se convirtió en miembro del National Institute of Standards and Technologies. Dos años más tarde fue nombrado miembro de la Academia Nacional de las Ciencias.
Todos estos conceptos y propuestas teóricas son basados en en la emission de los fotones por atomos con ello se puede concluir q es muy necesario tener en cuenta la emission de estos fotones.
13d. Descubrimiento de X-rayos. Premio Nobel para Wilhelm Rontgen.
Wilhelm Conrad Röntgen (Lennep; 27 de marzo de 1845 - 10 de febrero de 1923) fue un físico alemán, de la Universidad de Würzburg, que el 8 de noviembre de 1895 produjo radiación electromagnética en las longitudes de onda correspondiente a los actualmente llamados rayos X. En los años siguientes, Röntgen publicó unos estudios «sobre un nuevo tipo de rayos»,2 que fueron traducidos al inglés, francés, italiano y ruso.
Por su descubrimiento fue galardonado en 1901 con el primer premio Nobel de Física. El premio se concedió oficialmente «en reconocimiento de los extraordinarios servicios que ha brindado para el descubrimiento de los notables rayos que llevan su nombre». Röntgen donó la recompensa monetaria a su universidad. De la misma forma que Pierre Curie haría varios años más tarde, rechazó registrar cualquier patente relacionada a su descubrimiento por razones éticas. Tampoco quiso que los rayos llevaran su nombre, sin embargo en alemán los rayos X se siguen conociendo como Röntgenstrahlen(rayos Röntgen).
La Universidad de Wurzburgo le otorgó el grado honorario de Doctor en Medicina. También en su honor recibe tal nombre la unidad de medida de la exposición a la radiación, establecida en 1928: véase Roentgen.
La denominación rayos X designa a una radiación electromagnética, invisible, capaz de atravesar cuerpos opacos y de imprimir las películas fotográficas. Los actuales sistemas digitales permiten la obtención y visualización de la imagen radiográfica directamente en una computadora (ordenador) sin necesidad de imprimirla. La longitud de onda está entre 10 a 0,01 nanómetros, correspondiendo a frecuencias en el rango de 30 a 3000PHz (de 50 a 5000 veces la frecuencia de la luz visible).
Los rayos X son una radiación electromagnética de la misma naturaleza que las ondas de radio, las ondas de microondas, los rayos infrarrojos, la luz visible, los rayos ultravioleta y los rayos gamma. La diferencia fundamental con los rayos gamma es su origen: los rayos gamma son radiaciones de origen nuclear que se producen por la desexcitación de un nucleón de un nivel excitado a otro de menor energía y en la desintegración de isótopos radiactivos, mientras que los rayos X surgen de fenómenos extranucleares, a nivel de la órbita electrónica, fundamentalmente producidos por desaceleración de electrones. La energía de los rayos X en general se encuentra entre la radiación ultravioleta y los rayos gamma producidos naturalmente. Los rayos X son una radiación ionizante porque al interactuar con la materia produce la ionización de los átomos de la misma, es decir, origina partículas con carga
Los rayos X se pueden observar cuando un haz de electrones muy energéticos (del orden de 1 keV) se desaceleran al chocar con un blanco metálico. Según la mecánica clásica, una carga acelerada emite radiación electromagnética, de este modo, el choque produce un espectro continuo de rayos X a partir de cierta longitud de onda mínima dependiente de la energía de los electrones. Este tipo de radiación se denomina Bremsstrahlung, o ‘radiación de frenado’. Además, los átomos del material metálico emiten también rayos X monocromáticos, lo que se conoce como línea de emisión característica del material. Otra fuente de rayos X es la radiación sincrotrón emitida en aceleradores de partículas.
Para la producción de rayos X en laboratorios, hospitales, etc. se usan los tubos de rayos X, que pueden ser de dos clases: tubos con filamento o tubos con gas.
El tubo con filamento es un tubo de vidrio al vacío en el cual se encuentran dos electrodos en sus extremos. El cátodo es un filamento de tungsteno y el ánodo es un bloque de metal con una línea característica de emisión de la energía deseada. Los electrones generados en el cátodo son enfocados hacia un punto en el blanco (que por lo general posee una inclinación de 45°) y los rayos X son generados como producto de la colisión. El total de la radiación que se consigue equivale al 1% de la energía emitida; el resto son electrones y energía térmica, por lo cual el ánodo debe estar refrigerado para evitar el sobrecalentamiento de la estructura. A veces, el ánodo se monta sobre un motor rotatorio; al girar continuamente el calentamiento se reparte por toda la superficie del ánodo y se puede operar a mayor potencia. En este caso el dispositivo se conoce como «ánodo rotatorio». Finalmente,el tubo de rayos X posee una ventana transparente a los rayos X, elaborada en berilio, aluminio o mica.
El tubo de rayos X está constituido por dos electrodos (cátodo y ánodo), una fuente de electrones (cátodo caliente) y un blanco. Los electrones se aceleran mediante una diferencia de potencial entre el cátodo y el ánodo. La radiación es producida justo en la zona de impacto de los electrones y se emite en todas direcciones.
La energía adquirida por los electrones va a estar determinada por el voltaje aplicado entre los dos electrodos. Como la velocidad del electrón puede alcanzar velocidades de hasta debemos considerar efectos relativistas, de tal manera que,
Los diferentes electrones no chocan con el blanco de igual manera, así que este puede ceder su energía en una o en varias colisiones, produciendo un espectro continuo. La energía del fotón emitido, por conservación de la energía y tomando los postulados de Planck es:Donde K y K’ es la energía del electrón antes y después de la colisión respectivamente. El punto de corte con el eje x de la gráfica de espectro continuo, es la longitud mínima que alcanza un fotón al ser acelerado a un voltaje determinado. Esto se puede explicar desde el punto de vista de que los electrones chocan y entregan toda su energía. La longitud de onda mínima está dada por:
La energía total emitida por segundo, es proporcional al área bajo la curva del espectro continuo, del número atómico (Z) del blanco y el número de electrones por segundo (i). Así la intensidad está dada por:
Donde A es la constante de proporcionalidad y m una constante alrededor de 2.
Por su descubrimiento fue galardonado en 1901 con el primer premio Nobel de Física. El premio se concedió oficialmente «en reconocimiento de los extraordinarios servicios que ha brindado para el descubrimiento de los notables rayos que llevan su nombre». Röntgen donó la recompensa monetaria a su universidad. De la misma forma que Pierre Curie haría varios años más tarde, rechazó registrar cualquier patente relacionada a su descubrimiento por razones éticas. Tampoco quiso que los rayos llevaran su nombre, sin embargo en alemán los rayos X se siguen conociendo como Röntgenstrahlen(rayos Röntgen).
La Universidad de Wurzburgo le otorgó el grado honorario de Doctor en Medicina. También en su honor recibe tal nombre la unidad de medida de la exposición a la radiación, establecida en 1928: véase Roentgen.
La denominación rayos X designa a una radiación electromagnética, invisible, capaz de atravesar cuerpos opacos y de imprimir las películas fotográficas. Los actuales sistemas digitales permiten la obtención y visualización de la imagen radiográfica directamente en una computadora (ordenador) sin necesidad de imprimirla. La longitud de onda está entre 10 a 0,01 nanómetros, correspondiendo a frecuencias en el rango de 30 a 3000PHz (de 50 a 5000 veces la frecuencia de la luz visible).
Los rayos X se pueden observar cuando un haz de electrones muy energéticos (del orden de 1 keV) se desaceleran al chocar con un blanco metálico. Según la mecánica clásica, una carga acelerada emite radiación electromagnética, de este modo, el choque produce un espectro continuo de rayos X a partir de cierta longitud de onda mínima dependiente de la energía de los electrones. Este tipo de radiación se denomina Bremsstrahlung, o ‘radiación de frenado’. Además, los átomos del material metálico emiten también rayos X monocromáticos, lo que se conoce como línea de emisión característica del material. Otra fuente de rayos X es la radiación sincrotrón emitida en aceleradores de partículas.
Para la producción de rayos X en laboratorios, hospitales, etc. se usan los tubos de rayos X, que pueden ser de dos clases: tubos con filamento o tubos con gas.
El tubo con filamento es un tubo de vidrio al vacío en el cual se encuentran dos electrodos en sus extremos. El cátodo es un filamento de tungsteno y el ánodo es un bloque de metal con una línea característica de emisión de la energía deseada. Los electrones generados en el cátodo son enfocados hacia un punto en el blanco (que por lo general posee una inclinación de 45°) y los rayos X son generados como producto de la colisión. El total de la radiación que se consigue equivale al 1% de la energía emitida; el resto son electrones y energía térmica, por lo cual el ánodo debe estar refrigerado para evitar el sobrecalentamiento de la estructura. A veces, el ánodo se monta sobre un motor rotatorio; al girar continuamente el calentamiento se reparte por toda la superficie del ánodo y se puede operar a mayor potencia. En este caso el dispositivo se conoce como «ánodo rotatorio». Finalmente,el tubo de rayos X posee una ventana transparente a los rayos X, elaborada en berilio, aluminio o mica.
El tubo de rayos X está constituido por dos electrodos (cátodo y ánodo), una fuente de electrones (cátodo caliente) y un blanco. Los electrones se aceleran mediante una diferencia de potencial entre el cátodo y el ánodo. La radiación es producida justo en la zona de impacto de los electrones y se emite en todas direcciones.
La energía adquirida por los electrones va a estar determinada por el voltaje aplicado entre los dos electrodos. Como la velocidad del electrón puede alcanzar velocidades de hasta debemos considerar efectos relativistas, de tal manera que,
Los diferentes electrones no chocan con el blanco de igual manera, así que este puede ceder su energía en una o en varias colisiones, produciendo un espectro continuo. La energía del fotón emitido, por conservación de la energía y tomando los postulados de Planck es:Donde K y K’ es la energía del electrón antes y después de la colisión respectivamente. El punto de corte con el eje x de la gráfica de espectro continuo, es la longitud mínima que alcanza un fotón al ser acelerado a un voltaje determinado. Esto se puede explicar desde el punto de vista de que los electrones chocan y entregan toda su energía. La longitud de onda mínima está dada por:
La energía total emitida por segundo, es proporcional al área bajo la curva del espectro continuo, del número atómico (Z) del blanco y el número de electrones por segundo (i). Así la intensidad está dada por:
Donde A es la constante de proporcionalidad y m una constante alrededor de 2.
De La Rosa Esparza Edgar Armando
Tarea No. 14
13/05/13
Física III
14a.
14b.
14d.
14e.