martes, 9 de abril de 2013


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

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 (el efecto 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.



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. 

Para probar esta posibilidad, Wheeler pensó entonces en un experimento en el cual la decisión del modo de observación de los fotones se tomara sólo después de que éstos ya hubieran sido emitidos.

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



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 1924Satyendra 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.

De La Rosa Esparza Armando 1/03/13 "Forma Diferencial"Tarea #2





Tarea 2. Forma Diferencial                                                   




Forma Diferencial: (dx + xdy)


Se busca Frente:















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


Tabla.

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”


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:

\triangle U = Q - P \triangle V,

Donde:

Q\! = Calor transferido.
U\! = Energía interna.
P\! = Presión.
V\! = 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”


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.


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 θes:



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 \scriptstyle{n_1} incidiendo con un ángulo\scriptstyle{\theta_1} sobre una superficie sobre un medio de índice \scriptstyle{n_2} con \scriptstyle{n_1 > n_2} 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 \scriptstyle{\theta_1} mayores que un valor crítico cuyo valor es:
\theta_c = \arcsin\frac{n_2}{n_1} \,
En la ley de Snell:
n_1\sin\theta_1= n_2\sin\theta_2 \,
si \scriptstyle{n_1\, > \,n_2}, entonces \scriptstyle{\theta_2 > \theta_1}. Eso significa que cuando \scriptstyle{\theta_1} aumenta, \scriptstyle{\theta_2} llega a \scriptstyle{\pi\over2} radianes (90°) antes que \scriptstyle{\theta_1}. el rayo refractado (o transmitido) sale paralelo a la frontera. Si \scriptstyle{\theta_1} aumenta aún más, como \scriptstyle{\theta_2} no puede ser mayor que \scriptstyle{\pi\over 2}, 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 (k) será n veces más grande que el número de onda en el vacio (k_0).

Definición física


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:
n = \frac{c}{v_{\mathrm {p}}}.
Generalmente se utiliza la velocidad de la luz (c) en el vacío como medio de referencia para cualquier materia, aunque durante la historia se han utilizado otras referencias, como la velocidad de la luz en el aire. En el caso de la luz, es igual a:
 n=\sqrt{\epsilon_r\mu_r},
Donde εr es la permitividad relativa del material, y μr es su permeabilidad electromagnética relativa. Para la mayoría de los materiales, μr es muy cercano a 1 en frecuencias ópticas, es decir, luz visible, por lo tanto, n es aproximadamente \sqrt{\epsilon_r}.   

  


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 Newtonvioletaíndigoazul, verde, amarilloanaranjado 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.

Demuestra  que el factor de Minkowski se puede expresar en términos de la magnitud de la velocidad relativa.


El teorema denota.                                                                                                                          Usando los dos primeros postulados de Minkoski



Solución.





9c.

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).


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.

10ª.



10b.



10c.







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

Rapidez de la luz
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.

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)


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.




De La Rosa Esparza Edgar Armando
Tarea No. 14
13/05/13
Física III

14a.


14b.



14d.


14e.