TAREA 1
GRIJALVA RIVERA USIEL
5 DE FEBRERO DE 2013
FOTÓN
EFECTO DOPPLER
ABERRACIÓN
HISTORIA DEL DESCUBRIMIENTO DEL FOTÓN
La teoría electromagnética de Maxwell logró integrar las teorías sobre la electricidad, el magnetismo y la óptica, e inicialmente, pareció que podía terminar el debate histórico sobre la naturaleza de la luz. Pero no hubo que esperar mucho para que se reabriera este debate, porque ocurrió que en el curso del experimento en el que Hertz produjo y recibió por primera vez ondas electromagnéticas, se observó un fenómeno, llamado efecto fotoeléctrico, para cuya explicación Einstein(1879-1955) necesitó después volver a plantear un modelo corpuscular de la luz.
El efecto fotoeléctrico consiste en la emisión de electrones por un metal cuando se ilumina con luz de una frecuencia suficientemente elevada. Heinrich Rudolf Hertz lo observó de una forma algo indirecta al realizar su experimento en 1887 y dejó constancia de él, pero no le dio demasiada importancia. Un año más tarde Ludwig Franz Hallwachs(1859-1922) y sus colaboradores lo comprobaron iluminando con luz ultravioleta una lámina metálica conectada a un electroscopio cargado negativamente. Poco tiempo después fue interpretado Philipp Lenard(1862-1947), que fue quien dio nombre al fenómeno y lo estudió con mayor detalle. Por sus investigaciones sobre los "rayos catódicos" (haces de electrones emitidos por el efecto fotoeléctrico desde un cátodo metálico) Lenard obtuvo el premio Nobel de física en 1908.
El efecto fotoeléctrico es uno entre varios fenómenos sobre procesos de interacción entre la luz y la materia que no tienen explicación si se aplica a la luz un modelo ondulatorio. En el año 1900, tratando de explicar uno de estos hechos (la llamada radiación del cuerpo negro), planck(1858-1947) formuló la hipótesis de que la energía que puede absorber o emitir la materia en forma de radiación electromagnética es siempre múltiplo de una cantidad a la que llamó "quantum" o "cuanto de energía". Operativamente, la ley de Planck dice que la energía de un "quantum" es E = h·n, siendo n la frecuencia de la radiación luminosa y h una constante universal llamada constante de Planck (h = 6.63·10-34 J·s).
En 1905 (el mismo año en el que publicó el artículo principal de relatividad espacial), Einstein dio un paso más en la hipótesis de Planck y planteó que los "cuantos" de energía no se han de considerar sólo cuando un cuerpo absorbe o emite radiación electromagnética, sino que constituyen la propia radiación (es decir, la luz) cuando ésta se propaga. Con esta hipótesis explicó satisfactoriamente el efecto fotoeléctrico. Fue por el esclarecimiento del efecto fotoeléctrico (no por la teoría de la relatividad) por lo que Einstein obtuvo el premio Nobel de física en 1921.
En 1916 Millikan (1868-1953), más conocido por el "el experimento de la gota de aceite", en el que midió la carga del electrón, realizó experimentos destinados a determinar la constante de Planck, Los resultados mostraron que la energía cinética de los fotoelectrones coincidía exactamente con la dada por la fórmula de Einstein-Plank; fue galardonado con el premio Nobel de física en 1923
CONCLUSIONES
El fotón es una partícula que tiene masa= 0
Fotón por si mismo no tiene energía. Tiene energía ímpetu
La Energía del fotón es dependiente del marco de referencia como lo demostró el efecto de Doppler en 1842, ya que se analiza respecto a un observador que es el que experimenta estas variaciones
CONCLUSIONES
El fotón es una partícula que tiene masa= 0
Fotón por si mismo no tiene energía. Tiene energía ímpetu
La Energía del fotón es dependiente del marco de referencia como lo demostró el efecto de Doppler en 1842, ya que se analiza respecto a un observador que es el que experimenta estas variaciones
EL EFECTO DOPPLER
Es un hecho conocido que cuando un vehículo, como una ambulancia, emite una señal de una determinada frecuencia y se encuentra en movimiento, para el conductor de la ambulancia, la frecuencia de la señal emitida permanece constante, mientras que para un observador exterior el sonido posee una frecuencia variable, siendo más agudo cuando la ambulancia se acerca, y más grave cuando se aleja.
Es un hecho conocido que cuando un vehículo, como una ambulancia, emite una señal de una determinada frecuencia y se encuentra en movimiento, para el conductor de la ambulancia, la frecuencia de la señal emitida permanece constante, mientras que para un observador exterior el sonido posee una frecuencia variable, siendo más agudo cuando la ambulancia se acerca, y más grave cuando se aleja.
Esto es una manifestación del efecto Doppler, (bautizado así en honor a Christian Doppler). Este efecto se encuentra también en el estudio de la radiación procedente de las galaxias, en los radares de carretera o aeropuertos o en los ultrasonidos de los murciélagos o delfines.
figura 1 (longitud de onda)
Definición de longitud de onda y frecuencia de una onda
+ Longitud de onda (λ): distancia entre dos crestas consecutivas de una onda (máximos o mínimos):
+ Longitud de onda (λ): distancia entre dos crestas consecutivas de una onda (máximos o mínimos):
+ Frecuencia de una onda (f): Número de crestas que pasan por un punto determinado en un segundo.
La frecuencia es inversamente proporcional a la longitud de onda. Como la frecuencia mide el número de crestas por unidad de tiempo, cuanto menor es la longitud de onda (distancia entre dos crestas consecutivas), mayor es la frecuencia y viceversa.
Relación entre tonalidad del sonido, frecuencia y longitud de onda
· Mayor frecuencia = Menor longitud de onda = Sonido más agudo
· Menor frecuencia = Mayor longitud de onda = Sonido más grave
¿POR QUÉ SE PRODUCE EL EFECTO DOPPLER?
· La fuente de sonido se acerca al receptor: cuando el coche va acercándose al receptor, las ondas sonoras se comprimen como un muelle produciendo una distancia entre crestas muy pequeñas (disminuye la longitud de onda). Como hemos dicho, cuando sucede esto, la frecuencia aumenta y el sonido se percibe más agudo.
· La fuente de sonido se aleja del receptor: cuando el coche se aleja, las ondas sonoras se alargan (seguid pensando en un muelle), produciendo longitudes de ondas grandes, frecuencias pequeñas y por lo tanto sonidos más graves.
Efecto Doppler para la radiación electromagnética
El efecto Doppler también se aplica a la radiación electromagnética. Cuando una fuente emisora de ondas de luz o de radio se mueve respecto a un observador se produce una variación de la frecuencia medida.
Para obtener la expresión que ejemplifique esto es preciso emplear la teoría de la relatividad. Esta teoría requiere que la velocidad de la onda (la luz) sea la misma para todos los observadores, y que las expresiones resultantes dependan solo de la velocidad relativa del observador respecto a la fuente y no de cada una por separado.
· Mayor frecuencia = Menor longitud de onda = Sonido más agudo
· Menor frecuencia = Mayor longitud de onda = Sonido más grave
¿POR QUÉ SE PRODUCE EL EFECTO DOPPLER?
· La fuente de sonido se acerca al receptor: cuando el coche va acercándose al receptor, las ondas sonoras se comprimen como un muelle produciendo una distancia entre crestas muy pequeñas (disminuye la longitud de onda). Como hemos dicho, cuando sucede esto, la frecuencia aumenta y el sonido se percibe más agudo.
· La fuente de sonido se aleja del receptor: cuando el coche se aleja, las ondas sonoras se alargan (seguid pensando en un muelle), produciendo longitudes de ondas grandes, frecuencias pequeñas y por lo tanto sonidos más graves.
Efecto Doppler para la radiación electromagnética
El efecto Doppler también se aplica a la radiación electromagnética. Cuando una fuente emisora de ondas de luz o de radio se mueve respecto a un observador se produce una variación de la frecuencia medida.
Para obtener la expresión que ejemplifique esto es preciso emplear la teoría de la relatividad. Esta teoría requiere que la velocidad de la onda (la luz) sea la misma para todos los observadores, y que las expresiones resultantes dependan solo de la velocidad relativa del observador respecto a la fuente y no de cada una por separado.
Cuando se emplean cálculos relativistas resulta la expresión para la frecuencia medida por el observador
Donde v es la velocidad con la que el observador se aleja de la fuente.
Donde v es la velocidad con la que el observador se aleja de la fuente.
El corrimiento en la frecuencia será
En la mayoría de los casos, la velocidad del observador o de la fuente es mucho menor que la de la luz, por lo que se puede hacer la expresión anterior se puede desarrollar en serie de Taylor en torno a v = 0 y resulta
que es la misma fórmula que en el caso estudiado previamente para el sonido, considerando que v = vo − vs. Así pues, aunque las fórmulas completas son diferentes para el sonido y la luz, si estudiamos solo el corrimiento en la frecuencia para velocidades mucho menores que la de la onda, podemos emplear la misma expresión en los dos casos.
ESPECTROSCOPIA MÖSSBAUER
-PRINCIPIOS Y APLICACIONES-
EL EFECTO MÖSSBAUER
ABERRACIÓN DE LA LUZ
ESPECTROSCOPIA MÖSSBAUER
-PRINCIPIOS Y APLICACIONES-
Rudolf Mössbauer experimentaba con el isótopo 191Ir, investigando la fluorescencia nuclear resonante de éste elemento como parte de su trabajo de tesis doctoral, notando una irregularidad en el conteo de radiación gamma que era parte de su experimento. En lugar de simplemente ignorar este efecto –que, por cierto, era bastante menor- como ya lo habían hecho decenas de investigadores que trabajaban en este campo en todo el mundo, Rudof Mössbauer dedicó sus esfuerzos a encontrar el origen de esta anomalía, entenderla y explicarla desde los puntos de vista experimental y teórico. La solución de este asunto dio origen a uno de los grandes métodos de la ciencia, ya que la EM es considerada actualmente la más fina y penetrante de las herramientas para “sondear” las características y reacción de una gran cantidad de materiales; llegando a los limites que impone la Naturaleza expresados en el principio de incertidumbre de Heisemberg. Rudolf Mössbauer publicó su trabajo en 1958, sacudiendo a la comunidad científica con una herramienta tan poderosa y aplicable en prácticamente todos los campos de las ciencias naturales, que se le otorgó el premio Nobel en 1961; distinguiéndolo como el único Nobel (hasta ahora) otorgado por la primera publicación de un trabajo y como uno de los más rápidamente otorgados.
Si al efecto y técnicas descubiertos y desarrollados por R. Mössbauer se les describiera y nombrara por sus atributos, como es el caso de la Resonancia Magnética Nuclear (RMN) o el Plasma Inductivamente Acoplado (ICP), tendría el imponente (y algo atemorizante) nombre de Absorción Nuclear Resonante Gamma sin Retroceso (ANRGSR), terminología que aunque dice mucho… no describe nada; por lo que para explicar este interesante efecto se recurrirá a un símil, comenzado por el concepto de resonancia: Es bien conocido el hecho de que si se ponen dos guitarras similares y bien afinadas una frente a la otra, al rasgar las cuerdas de una, esta emitirá un sonido (sonará) y la otra “resonará” como si también hubiese sido pulsada. A este efecto se le denomina resonancia, y se debe a que las ondas de sonido de la guitarra emisora activan la caja acústica de la guitarra receptora, y esta a su vez hace vibrar sus cuerdas en la misma frecuencia que las de la emisora. También es conocido que cuando una columna de soldados que marchan ordenadamente va a cruzar un puente colgante, se les ordena romper el paso, pues la frecuencia del paso ordenado y rítmico de la columna de soldados puede entrar en resonancia con la frecuencia natural de vibración del puente, haciendo que este oscile hasta romperse. Es famoso el caso del puente de Tacoma EEUU; este puente se construyó sobre un desfiladero con tan mala fortuna que cuando el viento corría por el desfiladero, su frecuencia entraba en resonancia con la frecuencia natural de vibración del puente, creando oscilaciones de varios metros de amplitud que destruyeron rápida y catastróficamente el puente. Este hecho se grabó en película y se exhibe en las escuelas de Ingeniería.
Es el fenómeno por el cual la posición de las estrellas aparece desplazada con respecto a la real. Este movimiento es la resultante de movimientos como la rotación de la Tierra, su revolución orbital alrededor del Sol y el movimiento del Sistema Solar a través del espacio. Aunque la velocidad resultante del observador es pequeña (sólo un 0,2% de la velocidad de la luz), es suficiente para producir un aparente desplazamiento de los rayos de luz que proceden de un objeto celeste.
De manera intuitiva se puede explicar observando cómo los ocupantes de un coche que se desplaza bajo una lluvia perfectamente vertical al suelo, tienen la sensación de que ésta cae de manera inclinada hacia el vehículo en el que viajan. Del mismo modo, los rayos luminosos de una estrella observada desde la Tierra aparecen desviados y la fuente, por consiguiente, desplazada. Este desplazamiento alcanza un máximo de 20,47 segundos de arco, denominado constante de aberración.
El descubrimiento de la aberración de la luz fue publicado en 1729 por el astrónomo británico James Bradley. y constituyó la primera prueba de observación del movimiento de la Tierra alrededor del Sol.
La dirección de la radiación de la luz como ya se vio en otros ejemplos en clases tiene que ver con la elección de un marco de referencia, depende del observador ya que la tierra lugar en el que nos encontramos esta en movimiento en referencia al sol y este en referencia a la galaxia pero más allá ya no es posible elegir un marco de referencia por que no se conocen los límites del universo por lo que no sabemos en que lugar estamos exactamente respecto al universo
BIBLIOGRAFIA :
http://www.saberespractico.com/curiosidades/que-es-el-efecto-doppler/
