CONCEPTOS LUZ

FÍSICA MODERNA CONCEPTOS BASICOS 1. – NATURALEZA DE LA LUZ Christiaan Huygens Estudió mecánica y geometría con preceptores privados hasta los 16 años. Christiaan aprendió geometría, cómo hacer modelos mecánicos y habilidades sociales como tocar el laúd. En esta primera etapa, Huygens estuvo muy influido por el matemático francés René Descartes. Su formación universitaria transcurrió entre 1645 y 1647 en la Universidad de Leiden (donde Van Schooten le dio clases de matemáticas entre 1647 1649 en el Colegio de Orange d rtuna OF8 de tener otro expert rof pell).

Huygens escribe en as, John de la Luz»: «La luz consiste en la propagación de una perturbación ondulatoria del medio». La luz son ondas longitudinales similares a las ondas sonoras La luz se propaga como una onda mecánica (teoría ondulatoria) a través del éter n Explica la teoría fenómenos como la reflexión, refracción y doble refracción. C] La velocidad de la luz será menor en medios más densos O La luz experimenta fenómenos de interferencia y difracción 0 Aún no se había observado en la luz la clásica mediante las leyes que llevan su nombre.

Entre sus otros descubrimientos científicos destacan los rabajos sobre la naturaleza de la luz y la óptica y

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el desarrollo del cálculo matemático. Newton escribe en 1704 su obra Optica: «La luz tiene naturaleza corpuscular: los focos luminosos emiten partículas que se propagan en línea recta en todas las direcciones y, al chocar con los ojos, producen la sensación luminosa» Los corpúsculos son distintos según el color de la luz, atraviesan los medios transparentes y son reflejados por cuerpos opacos.

Explica la propagación rectilínea de la luz y la reflexión. La luz no debe producir interferencia ni difracción Encuentra dificultades al explicar la refracción La velocidad será mayor en medios más densos No explica por qué una misma superficie de separación de dos medios es capaz de reflejar como de refractar. Young en 1801 observó la difracción de la luz Ü Foucault en 1885 comprobó que la velocidad de la luz en el agua es menor que en el aire James Clerk Maxwell Físico británico conocido principalmente por haber desarrollado la teoría electromagnética clásica, sintetizando todas las anteriores observaciones, experimentos y leyes sobre electricidad, agnetismo y aun sobre óptica, en una teoría consistente. Las ecuaciones de Maxwell demostraron que la electricidad, el magnetismo y hasta la luz, son manifestaciones del mismo fenómeno: el campo electromagnético.

Desde ese momento, todas las otras leyes y ecuacione estas disciplinas se 2 Desde ese momento, todas las otras leyes y ecuaciones clásicas de estas disciplinas se convirtieron en casos simplificados de las ecuaciones de Maxwell. Su trabajo sobre electromagnetismo ha sido llamado la «segunda gran unificación en física», después de la primera llevada a cabo por Isaac Newton. Además se le conoce por la estadística de MaxwellBoltzmann en la teoría cinética de gases.

Maxwell fue una de las mentes matemáticas más preclaras de su tiempo, y muchos físicos lo consideran el científico del siglo XIX que más influencia tuvo sobre la física del siglo XX habiendo hecho contribuciones fundamentales en la comprensión de la naturaleza. Maxwell en 1864 establece la teoría electromagnética de la luz: «La luz no es una onda mecánica sino una forma de onda electromagnética de alta frecuencia». Las ondas luminosas consisten en la propagación, sin necesidad de n soporte material alguno, de un campo eléctrico y de un campo magnético.

D Los campos eléctrico y magnético son perpendiculares entre si la dirección de propagación. Considera a la luz como una onda electromagnética transversal. La luz no necesita de ningún medio material para propagarse Da a la luz un carácter netamente ondulatorio LI Teoría comúnmente aceptada a finales del siglo XIX Max Planck Aunque en un principio fue ignorado por la comunidad científica, profundizó en el estudio de la teoría del calor En 1900, descubrió una constante fundamental, la denominada la energía de un fotón. onstante de Planck, usad 3 Esto signif fundamental, la denominada constante de Planck, usada para calcular la energía de un fotón. Esto significa que la radiación no puede ser emitida ni absorbida forma continua, sino solo en determinados momentos y pequenas cantidades denominadas cuantos o fotones. Un año después descubrió la ley de la radiación electromagnética emitida por un cuerpo a una temperatura dada, denominada Ley de Planck, que explica el espectro de emisión de un cuerpo negro.

Esta ley se convirtió en una de las bases de la mecánica cuántica, ue emergió unos años más tarde con la colaboración de Albert Einstein y Niels Bohr, entre otros. Max Planck en 1900 emite su hipótesis: «La energía emitida por un cuerpo no se produce de forma continua, sino discontinua, formada por cuantos de energía de frecuencia determinada». D A finales de 1900 se descubrieron tres fenómenos físicos experimentales: LI La radiación térmica del cuerpo negro, el efecto fotoeléctrico y espectros atómicos.

Estos fenómenos incidieron en el desarrollo de la revolución cuántica La energía de un cuanto de luz se calcula con: E = : frecuencia de la radiación, medida en Hz h: constante de Planck = 6,625 x 10-34 J. s LI Los átomos absorben y emiten cantidades de energía discretas(concentradas), denominados fotones D Cada elemento en la naturaleza absorbe y emite energía en paquetes. Albert Einstein Dedujo la ecuación de la fí Cida a nivel popular: la 4DF8 equivalencia masa-energía, E=mc2.

Ese año publicó otros trabajos que sentarían bases para la física estadística y la mecánica cuántica. En 191 5 presentó la teoría de la relatividad general, en la que reformuló por completo el concepto de gravedad. Una de las consecuencias fue el surgimiento del estudio científico del origen y la evolución del Universo por la rama de la física denominada cosmología. En 1919, cuando las observaciones británicas de un eclipse solar confirmaron sus predicciones acerca de la curvatura de la luz, fue idolatrado por la prensa.

Einstein se convirtió en un icono popular de la ciencia mundialmente famoso, un privilegio al alcance de muy pocos cientiTicos. Por sus explicaciones sobre el efecto fotoeléctrico y sus numerosas contribuciones a la física teórica, en 1921 obtuvo el Premio Nobel de Física y no or la Teoría de la Relatividad, pues el científico a quien se encomendó la tarea de evaluarla no la entendió, y temieron correr el riesgo de que luego se demostrase errónea. En esa época era aún considerada un tanto controvertida.

Albert Einstein en 1 905 explica el efecto fotoeléctrico, tomando ideas de Planck «La luz se propaga en forma de cuantos de energía, llamados fotones, cuya energía se calcula con la ecuación de Planck» 5 La explicación de Einstei otoeléctrico vuelve despreciable n Supone que la energía de las ondas electromagnéticas viaje en paquetes, llamados cuantos o fotones. Recibe en 1921 el premio Nobel de ffsica Louis-Victor de Broglie Cursó estudios de física teórica en la Universidad de la Sorbona.

A los 18 años, después de terminar un trabajo de investigación histórica, se decidió a estudiar física, doctorándose en 1924. Fue profesor de física teórica en la Universidad de parís (1928) y consejero de la Comisión de Energía Atómica Francesa (1945). Fue galardonado en 1929 con el Premio Nobel de Física, por su descubrimiento de la naturaleza ondulatoria del electrón, conocida como hipótesis de De Broglie. También recibió la Legión e Honor, en 1961 fue nombrado Caballero de la Gran Cruz de la egión de Honor.

Luis De Broglie en 1924 emite su hipótesis: «Toda materia presenta características tanto ondulatorias como corpusculares comportándose de uno u otro modo dependiendo del experimento específico» Cree que la luz se comporta como onda y como partícula. La materia debería tener este carácter dual. A cada partícula le corresponde una onda asociada. En 1927 Davisson y Germer comprobaron la hipótesis luego de observar la difracción de electrones de manera casual. n En 1927 Thomson confirmó la relación obtenida mediante la ifracción de haces de elec és de hojas metálicas delgadas.

Representa la distribución energética del conjunto de ondas electromagnéticas D Referido a un objeto se denomina espectro a la radiación electromagnética que emite o absorbe una sustancia. LI Las radiaciones permiten identificar las sustancias Los espectros se observan mediante espectroscopios, puede medirse la longitud de onda, la frecuencia y la intensidad de la radiación CARACTERÍSTICAS DE LAS ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS D Se agrupan bajo distintas denominaciones según su frecuencia. LI No existe un límite muy preciso para cada grupo. Una misma fuente puede generar ondas de varios tipos.

CJ Independiente de su frecuencia y longitud de onda se desplazan en el vacío a una velocidad de c= 299 792, 458 km/s. La rapidez de propagación de la onda se calcula con: c ÜÀ Longitud de onda LI f frecuencia C] La rapidez de propagación es constante, cuanto mayor es la longitud de onda (R) menor deberá ser la frecuencia (f). La longitud de onda (h) y la frecuencia (f) permiten determinar su energía, visibilidad, poder de penetración y otras características LI Las ondas de alta frecuencia tienen longitudes de onda corta y mucha energía ? Las ondas de baja frecuencia tienen grandes longitudes de onda y poca energía.

CLASES DE ONDAS EM Ondas de radio Utilizadas en telecomuni en las antenas emisoras Microondas LI Se utilizan en comunicaciones del radar o la banda UHF, en hornos de cocinas Su frecuencia va desde 10 9 hasta 10 12 Hertz Se producen por oscilaciones dentro de un magnetrón. (Cavidad resonante formada por dos imanes de disco en los extremos) nfrarrojos LI Emitidos por cuerpos calientes n Sus frecuencias van desde 10 11 a 10 14 Hertz.

La piel detecta el calor y las radiaciones infrarrojas Luz visible LI Incluye una franja estrecha de frecuencias Se originan en la aceleración de los electrones Su frecuencia oscila entre 4×10 14 y 8×10 14 Hertz Ultravioleta n Comprende de 8×10 14 a 1×10 17 Hertz Se producen por saltos de electrones en átomos y moléculas excitados LI Tienen el rango de energía que intervienen en las reacclones qumlcas El Sol es una fuente de UVA (rayos ultravioletas) Los UVA pueden destruir la vida y se emplean para esterilizar La capa de ozono nos protege de los UVA La piel detecta la radiación ultravioleta y el organismo genera melanina para protegernos Rayos X e órbitas internas en Se producen al saltar los 8 átomos pesados