miércoles, 9 de noviembre de 2011

FÍSICA MODERNA Y MAS...

La física moderna comienza desde el siglo XX, cuando el alemán Max Planck, investiga sobre el “cuanto” de energía, Planck decía que eran partículas de energía invisibles, y que éstas no eran continuas como lo decía la física clásica, por ello nace esta nueva rama de la física que estudia las manifestaciones que se producen en los átomos, los comportamientos de las partículas que forman la materia y las fuerzas que las rigen. (También se le llama física cuántica).
La física clásica no servia para resolver los problemas presentados. En 1905, Albert Einstein, publicó una serie de trabajos que revolucionaron la física de ese entonces, que trataban de “La dualidad onda-partícula de la luz” y “La teoría de la relatividad” entre otros. Además, años mas tarde se descubre por medio de telescopios la existencia de otras galaxias, así como la superconductividad, el estudio de el núcleo del átomo, y otros; los cuales logran que años mas tarde surjan avances tecnológicos como la invención del televisor, los rayos x, el radar, fibra óptica, el computador etc.
La misión final de la física actual, es comprender la relación que existe entre las fuerzas que rigen la naturaleza: la gravedad, el electromagnetismo. Comprender y lograr una teoría de unificación, para así poder entender el universo y sus partículas..
EN: http://es.wikibooks.org/wiki/F%C3%ADsica/F%C3%ADsica_moderna
LINEA DEL TIEMPO DE LA FISICA MODERNA
1895
Se descubren los rayos X y se estudian sus propiedades. El físico alemán Wilhelm Röntgen logra la primera radiografía experimentando con un tubo de rayos catódicos que había forrado en un grueso papel negro. Se da cuenta de que el tubo además emitía unos misteriosos rayos que tenían la propiedad de penetrar los cuerpos opacos. Los llamó rayos X. Por este aporte fue galardonado con el primer premio Nobel de Física, en 1901.
1897. Se descubre el electrón. El investigador británico Joseph John Thomson determina que los rayos catódicos, observados en tubos vacíos bajo alto voltaje, son “cuerpos negativamente cargados”. Estos son los electrones, la primera y genuina partícula indivisible encontrada.
1900. Max Planck propone el quantum de energía. Para explicar los colores del calor de la materia incandescente, el físico alemán Max Planck asumió que la emisión y absorción de radiación ocurre en cantidades discretas y cuantificadas de energía. Su idea marcó el inicio de la teoría cuántica de la materia y la luz.
1905
Se propone la dualidad onda-partícula de la luz. Albert Einstein propone que la luz, que tiene propiedades de onda, también estaba formada por paquetes de energía cuantificados y discretos, que más tarde fueron llamados fotones. Este modelo explica el efecto fotoeléctrico, en que la luz "expulsa" electrones de una placa de metal.
La teoría de la relatividad redefine el tiempo y el espacio. Albert Einstein publica su teoría de la relatividad especial, donde postula que nada puede moverse más rápido que la luz, que el tiempo y el espacio no son absolutos, y que la materia y la energía son equivalentes (E=mc2).
1911
Se propone el modelo nuclear del átomo. Ernest Rutherford (físico neozelandés que trabaja en Inglaterra) propone el modelo nuclear del átomo para explicar el "rebote" de las partículas alfa desde una delgada lámina de oro.
Se descubre la superconductividad. El físico holandés Heike Kamerlingh Onnes observa que el mercurio pierde su resistencia eléctrica a temperaturas cercanas al cero absoluto. Este efecto de la baja temperatura también se observa en otros materiales.
1915
La teoría de la relatividad general reemplaza la ley de gravedad de Newton. Albert Einstein extendió su teoría especial para describir la gravedad como una propiedad inherente al espacio-tiempo de cuatro dimensiones. Einstein reemplaza la ley de gravedad de Newton por una ecuación que explica la gravitación como una curvatura del espacio-tiempo. La teoría explica correctamente la desviación gradual de la órbita del planeta Mercurio.
1916
Se determina la magnitud de la constante cuántica. El norteamericano Robert Millikan usa el efecto fotoeléctrico que Einstein explicó en 1905, para medir h, la constante matemática introducida por Max Planck para definir su quantum de energía, que es: 6,626 x 10-34 joule-segundo.
1927
Werner Heisenberg propone el principio cuántico de incertidumbre. Werner Heisenberg, físico alemán, establece su principio cuántico de incertidumbre, según el cual es imposible medir exactamente la posición y velocidad de una partícula al mismo tiempo.
Se postula que el universo comenzó desde un único evento. Georges Lemaitre, astrónomo y clérigo belga, concluye que el universo comenzó su expansión desde un pequeño y caliente “huevo cósmico”. Este es el origen de la teoría del Big Bang.
1932
Se descubre el neutrón. El físico británico James Chadwick bombardea berilio con núcleos de helio y encuentra el neutrón, el segundo constituyente del núcleo atómico junto con el protón. Esta partícula eléctricamente neutra se puede usar para bombardear y probar el núcleo.
Se encuentra la primera antipartículaEl físico norteamericano Carl D. Anderson examina los rastros dejados por un rayo de partículas cósmicas en una cámara de niebla. Anderson descubrió la huella de la trayectoria de un electrón positivo, o positrón, cuya existencia había predicho Paul Dirac en 1928.
Se propone el mecanismo de creación de agujeros negros. Basado en la teoría de la relatividad general, el astrónomo alemán Karl Schwarzschild mostró en 1916 que un cuerpo denso puede producir un efecto gravitacional tan fuerte que la luz no puede escapar: un agujero negro. En 1932, el astrofísico indioestadounidense Subrahmanyan Chandrasekhar calculó que una estrella de una cierta masa colapsa bajo su propia gravedad y se convierte en una enana blanca. Para una masa mucho mayor el colapso puede llevar a una estrella de neutrones y finalmente a un agujero negro.
1933
Se presenta el problema de la materia oscura. Fritz Zwicky, un astrónomo suizo en California, examina la rotación de las galaxias, concluye que ellas deben contener más masa de la que podemos ver y llama a este inexplicable material “materia oscura”.1934Se producen isótopos radioactivos artificiales Irène Joliot-Curie (hija de Pierre y Marie Curie) y su marido, Frédéric Joliot-Curie, bombardean aluminio con núcleos de helio para producir un isótopo radioactivo artificial: fósforo-30. Los isótopos radioactivos son prontamente utilizados en exámenes biológicos como la toma de yodo desde la glándula tiroides.
1938
Se descubre el mecanismo de producción de energía de las estrellas. La física clásica no puede cuantificar la enorme energía que genera una estrella de tamaño promedio como nuestro sol. El físico alemán-estadounidense Hans Bethe explica este fenómeno en términos de la teoría de las reacciones nucleares. Bethe calculó que la alta temperatura dentro de las estrellas causa que los núcleos de hidrógeno se fusionen, constituyan helio y liberen una gran energía por billones de años.
1938-1939
Se observa la fisión nuclear en el uranio. Los químicos alemanes Otto Hahn y Fritz Strassmann detectaron "elementos livianos" en el uranio irradiado con neutrones; la física austriaca Lise Meitner (fugada de los nazis) y su sobrino Otto Frish explican este resultado como una fisión nuclear.
1942
Se usa el microscopio de electrones para examinar un virus. Los electrones, debido a su comportamiento ondulatorio, tienen asociada una longitud de onda. En el microscopio electrónico, inventado por el ingeniero alemán Ernst Ruska, un haz de electrones de onda corta examina una muestra con más alta resolución que la que puede ser obtenida con un microscopio óptico. En 1942, Salvador Edward Luria, un biólogo italoestadounidense, usa el dispositivo para tomar imágenes de un virus de tamaño 10-7 metros.
Comienza a operar el primer reactor nuclear. Debajo de las galerías del estadio de fútbol de la Universidad de Chicago, un equipo encabezado por el físico italoestadounidense Enrico Fermi inició la primera reacción en cadena de fisión nuclear controlada, en una “pila atómica” que contenía uranio y grafito.
Se produce el elemento plutonio y se aísla el uranio–235. Se realizan dos descubrimientos fundamentales en Estados Unidos, basados en tecnología militar. Glenn Seaborg y sus colegas bombardearon uranio en un ciclotrón y produjeron el elemento plutonio fisionable, uno de los nueve elementos nuevos más pesados que el uranio que Seaborg ayudaría a descubrir. John Dunning y sus colaboradores mostraron que el uranio-235 es una forma fisionable del uranio y desarrollaron un método para aislar este isótopo. El plutonio-239 y el uranio-235 llegaron a ser esenciales para la producción de la bomba atómica.
1947
Se inventa el transistor. Los físicos estadounidenses John Bardeen, William Shockley y Walter Brattain inventan el transistor, un amplificador electrónico compuesto por pequeñas piezas de material semiconductor. Este es el precursor del circuito integrado y de los chips de memoria.
Se descubre el pión. Con métodos fotográficos, el físico británico Cecil Frank Powell encuentra evidencia en los rayos cósmicos estudiados del mesón pi o pión, una partícula predicha por Yukawa en 1935.
1954-1956
Nace la fibra óptica
El físico holandés Abraham van Heel descubre que un revestimiento de película mejora la transmisión de luz por fibras de vidrio, lo que conduce al rápido desarrollo de esta tecnología. En 1956, el ingeniero indio Narinder Kapany acuña el término “fibras ópticas”.
1958
Se usa el ultrasonido por primera vez en aplicaciones médicas. Inspirado en el éxito del sonar antisubmarino durante la Segunda Guerra Mundial, el obstetra británico Ian Donald comienza a usar ondas de sonido de alta frecuencia para examinar fetos en mujeres embarazadas. Esta técnica de ultrasonido evita los riesgos de los rayos X y se comienza a usar ampliamente en obstetricia y otras aplicaciones médicas.
1959
Se predice y confirma un nuevo efecto cuántico.
El físico estadounidense David Bohm y el estudiante graduado israelí Yakir Aharonov predijeron que un campo magnético afecta las propiedades cuánticas de un electrón en una forma no admitida por la física clásica. El efecto Aharonov-Bohm se observa en 1960 e insinúa el caudal de sorpresas que seguían latentes en la mecánica cuántica.
1960
Se construye el primer láser. En la compañía aeronáutica Hughes, el físico estadounidense Theodore Maiman extrae una brillante y altamente concentrada luz de color muy puro de un cilindro de rubí. El láser es un producto de la teoría cuántica y pronto se usa en un amplio rango de aplicaciones comerciales.
1963
Se descubren los quásares. El astrónomo holandés-estadounidense Maarten Schmidt analiza el corrimiento al rojo de la luz emitida por el objeto astronómico 3C 273 y muestra que está extremadamente distante. Este es el primer quasar conocido, un objeto que se ve similar a una estrella, pero más brillante que algunas galaxias. Los quásares pueden ser asociados con agujeros negros gigantes.
1969
El ser humano llega a la Luna. En una proeza que dio inicio a la exploración humana directa de los cuerpos astronómicos, el astronauta estadounidense Neil Armstrong se convierte en el primer ser humano que camina en la Luna.
Se encuentra la primera evidencia directa de los quarks. Experimentos de los físicos estadounidenses Jerome I. Friedman, Henry Kendall, Richard E. Taylor y otros encuentran la primera evidencia de que los quarks, propuestos en 1964, efectivamente existen dentro de protones y neutrones. La técnica es similar en principio al descubrimiento de Rutherford del núcleo atómico en 1911.
1974
Se propone un mecanismo por el cual los agujeros negros emiten energía. El físico inglés Stephen Hawking, quien desempeña el cargo de profesor en la Universidad de Cambridge, sugiere que a pesar de su aplastante gravedad, los hoyos negros pueden causar emisiones de partículas subatómicas desde el espacio a su alrededor y, finalmente, evaporarlas mientras su energía es transferida a distancia.
1978
Se confirma la existencia de la materia oscura. Siguiendo el trabajo pionero de Fritz Zwicky realizado en 1933, la astrónoma Vera Rubin y sus colegas analizan la rotación de las galaxias y concluyen que la gravedad, debido a su materia visible, es insuficiente para mantenerla junta, por lo tanto, las galaxias también deben contener materia invisible u oscura.
1979
Se desarrollan las teorías de polímeros y cristal líquido. El físico francés Pierre-Gilles de Gennes presenta sus contribuciones a las teorías de polímeros y cristal líquido. Con nuevos métodos de manufactura, por la década de 1990 ambos tipos de material aparecen en una variedad de aplicaciones, incluyendo despliegues computacionales, carrocerías de automóviles y dispositivos electroópticos.
1980
Se propone el universo "inflacionario". El Big Bang es generalmente aceptado como el origen del universo, pero falla al explicar detalles de la distribución de la radiación cósmica de fondo y en otras observaciones. El físico estadounidense Alan Guth genera ideas de física de partículas que proponen que el Big Bang fue seguido por un tiempo de crecimiento extremadamente rápido: la teoría Inflacionaria. Esta sugerencia inspira la proliferación de historias hipotéticas sobre el cosmos.
1981
Se utiliza el láser en cirugía. El láser remueve tejidos con el calor mínimo de su potencia. En 1961, solo un año después de este invento, un físico y oftalmólogo usa un láser de rubí para destruir un tumor en la retina de un ojo humano. Luego, se desarrolla la cirugía láser para esculpir la córnea.
1986
Se encuentran los superconductores de “alta temperatura”. En el Laboratorio de Investigación de IBM en Zurich, el físico suizo Karl Alexander Müller y su colega alemán Johannes Georg Bednorz descubren materiales que se convierten en superconductores a temperaturas sobre el cero absoluto (0 °K ó -273 °C). Esto incrementa el rango de usos comerciales de la superconductividad.
1989-1992
Se explora la radiación cósmica de fondo. La Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio de Estados Unidos (NASA, por sus iniciales en inglés) lanza el satélite Cosmic Background Explorer (Cobe) (Explorador de Fondo Cósmico), en 1989. Este graba mapas de variaciones por minuto en la radiación térmica, representado por diferentes colores, a través del cielo. Los aportes de la Vía Láctea, incluidas en la imagen de fondo de arriba, han sido eliminadas en la imagen de abajo para revelar ondas en la radiación térmica dejadas desde el Big Bang.
1995
Se detecta la rotación del núcleo interno de la Tierra. Usando mediciones de ondas sísmicas y simulaciones computacionales, los geofísicos estadounidenses Xiaodong Song y Paul Richards muestran que el corazón interior sólido de la Tierra, de 1.500 millas de diámetro, gira dentro del líquido externo del núcleo ligeramente más rápido que el resto del planeta.
Se alcanza un nuevo estado de la materia por la condensación de miles de átomos (condensado Bose-Einstein). En 1924-1925, el físico indio Satyendra Nath Bose y Albert Einstein predijeron que átomos extremadamente fríos podrían condensarse en un único estado cuántico. En 1995, un equipo dirigido por los físicos estadounidenses Eric Cornell y Carl Wieman atrapa una nube de 2 mil átomos metálicos congelados a menos de una millonésima de grado sobre el cero absoluto, y produce el condensado de Bose-Einstein. Este logro conduce a la construcción del láser atómico en 1997. El nuevo estado de la materia alcanzado en este “superátomo”, también llamado condensado Bose-Einstein o “burbuja mecánica cuántica”, es decisivo en el desarrollo de la medición de alta precisión y la nanotecnología. (De izquierda a derecha, la aproximación a la condensación: el ancho de la colina, que se contrae mientras más átomos se unen al condensado en desarrollo, representa la propagación de temperaturas en la nube.)
1997
La misión Pathfinder explora Marte. Una astronave de la NASA aterriza en Marte y deja el Sojouner (que significa “morador o residente temporal”), un pequeño vehículo con ruedas que examina la superficie y sus rocas para investigar el pasado y presente de la geología marciana. El Sojouner 1997. Se confirma la acción cuántica a distancia en una extensión de kilómetros. La teoría cuántica predice que dos partículas separadas por una amplia distancia pueden ser “enredadas” o “enmarañadas” de tal manera que la dimensión de una instantáneamente afecta las propiedades dimensionales de la otra. Einstein llamó a este inquietante efecto spooky (“fantasmal”). Incentivado por tempranas observaciones en varios laboratorios, un grupo suizo liderado por el físico Nicolas Gisin confirmó este fenómeno a una distancia de 11 kilómetros.
2000-2010
Las ondas gravitacionales abren una nueva ventana al universo.
Se cree que las ondas gravitacionales, aún no detectadas para el año 1999, se agitan a través del espacio-tiempo del universo. Se espera que un nuevo sistema de detección planificado para Louisiana (estado de Washington), y para otros sitios alrededor del mundo, las encuentre. El Observatorio de Ondas Gravitacionales Interferómetro Láser (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory [LIGO]) revelará el fenómeno cósmico de una forma jamás registrada por telescopios ópticos o de radio y entregará convincentes nuevas pruebas de las teorías de la relatividad y el Big Bang.
La fotónica compite con la electrónica. En principio, los fotones pueden transmitir, manipular y almacenar información de manera más eficiente que los electrones. Las fibras ópticas están comenzando a reemplazar los cables de cobre que han sido usados para la transmisión de datos por más de un siglo. De todos modos, el computador all-optical (“todo-óptico”), con circuitos fotónicos integrados, se encuentra aún en pañales. Cuando madure, serán posibles nuevas y revolucionarias formas de hacer "pensar" a las máquinas.
EN: http://www.explora.cl/index.php?option=com_content&view=article&id=600:linea-de-tiempo-de-la-fisica-moderna-&catid=203:ciencias-fisicas-y-matematica&Itemid



lunes, 31 de octubre de 2011

INSTRUMENTOS OPTICOS

• La lupa es el primero y mas sencillo de los instrumentos; se trata de una lente convergente, y la posición del objeto se encuentra entre el centro óptico y foco, con lo que obtenemos una imagen virtual derecha y mayor.
• En el microscopio son dos lentes convergentes la imagen a través de la primera lente (objetivo), real invertida y mayor, se utiliza como objeto situado entre el foco y el centro óptico de la segunda lente (ocular) que actúa como una lupa, con lo que la imagen resulta, de nuevo, ampliada, aunque virtual, como en el caso de la mencionada lupa.
• El telescopio, amplifica imágenes de muy largas distancias, de manera que la focal imagen de de la primera lente, coincide con la focal objeto de la segunda de las lentes, con lo que la imagen al final se forma en el infinito. El propio ojo, facilita la formación de la imagen de los rayos emergentes (paralelos). La imagen observada, es real invertida y mayor.
  • el ojo humano. El ojo humano es un sistema óptico formado por un dioptrio esférico y una lente, que reciben, respectivamente, el nombre de córnea y cristalino, y que son capaces de formar una imagen de los objetos sobre la superficie interna del ojo, en una zona denominada retina, que es sensible a la luz.
Tiene forma aproximadamente esférica y está rodeado por una membrana llamada esclerótica que por la parte anterior se hace transparente para formar la córnea.
Tras la córnea hay un diafragma, el iris, que posee una abertura, la pupila, por la que pasa la luz hacia el interior del ojo. El iris es el que define el color de nuestros ojos y el que controla automáticamente el diámetro de la pupila para regular la intensidad luminosa que recibe el ojo.
El cristalino está unido por ligamentos al músculo ciliar. De esta manera el ojo queda dividido en dos partes: la posterior que contiene humor vítreo y la anterior que contiene humor acuoso. El índice de refracción del cristalino es 1,437 y los del humor acuoso y humor vítreo son similares al del agua.
El cristalino enfoca las imágenes sobre la envoltura interna del ojo, la retina. Esta envoltura contiene fibras nerviosas (prolongaciones del nervio óptico) que terminan en unas pequeñas estructuras denominadas conos y bastones muy sensibles a la luz. Existe un punto en la retina, llamado fóvea, alrededor del cual hay una zona que sólo tiene conos (para ver el color). Durante el día la fóvea es la parte más sensible de la retina y sobre ella se forma la imagen del objeto que miramos.
Los millones de nervios que van al cerebro se combinan para formar un nervio óptico que sale de la retina por un punto que no contiene células receptores. Es el llamado punto ciego.
La córnea refracta los rayos luminosos y el cristalino actúa como ajuste para enfocar objetos situados a diferentes distancias. De esto se encargan los músculos ciliares que modifican la curvatura de la lente y cambian su potencia. Para enfocar un objeto que está próximo, es decir, para que la imagen se forme en la retina, los músculos ciliares se contraen, y el grosor del cristalino aumenta, acortando la distancia focal imagen. Por el contrario si el objeto está distante los músculos ciliares se relajan y la lente adelgaza. Este ajuste se denomina acomodación o adaptación.
El ojo sano y normal ve los objetos situados en el infinito sin acomodación enfocados en la retina. Esto quiere decir que el foco está en la retina y el llamado punto remoto (Pr) está en el infinito.
Se llama punto remoto la distancia máxima a la que puede estar situado un objeto para que una persona lo distinga claramente y punto próximo a la distancia mínima.
Un ojo normal será el que tiene un punto próximo a una distancia "d" de 25 cm, (para un niño puede ser de 10 cm) y un punto remoto situado en el infinito. Si no cumple estos requisitos el ojo tiene algún defecto.
DEFECTOS DE LA VISTA.
Se denomina ojo "emétrope" al ojo normal, es decir, aquél que enfoca bien los objetos lejanos y cercanos. Los defectos más habituales de la visión son:
- Miopía: Se produce en ojos con un globo ocular anormalmente grande, el cristalino no enfoca bien y la imagen de los objetos lejanos se forma delante de la retina y no en su superficie. Los miopes ven borrosos los objetos lejanos, pero bien los cercanos. Se corrige con lentes divergentes, que trasladan la imagen más atrás.
- Hipermetropía: El globo ocular es más pequeño de lo normal y la imagen de los objetos cercanos se forma detrás de la retina. Los hipermétropes ven mal de cerca pero bien de lejos. Se corrige usando lentes convergentes.
- Astigmatismo: Es un defecto muy habitual que se debe a deformaciones en la curvatura de la córnea. La visión no es nítida.

MAS INFO EN: http://www.miraralcielo.com/malet%C3%ADn%20web/apuntes/optica.pdf
http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/fisicaInteractiva/OptGeometrica/Instrumentos/ollo/ollo.htm

LA REFRACCION DE LA LUZ

El otro fenómeno asociado a la propagación de la luz se refiere a la observación de que el haz transmitido en un medio transparente, justamente al pasar la frontera, cambia de dirección. Cuando la luz pasa de un medio transparente a otro se produce un cambio en su dirección debido a la distinta velocidad de propagación que tiene la luz en los diferentes medios materiales. A este fenómeno se le llama refracción.

La ley que rige este fenómeno fue simultáneamente escrita por Snell y Descartes y está dada por la expresión anotada en la figura anterior. Cuando el haz de luz pasa de un medio de menor a uno de mayor índice de refracción, el ángulo de transmisión es menor que el de incidencia, pero, si el tránsito es al contrario, la relación se invierte y el ángulo de transmisión será menor que el del rayo incidente.
La refracción es responsable de los efectos visuales de "profundidad relativa" y el de "quebradura" de los objetos parcialmente sumergidos en un líquido transparente
Dispersión
La refracción también es responsable de la dispersión de la luz blanca, fenómeno luminoso que nos muestra el espectro de colores que la componen. Esto se debe a la dependencia de la longitud de la onda electromagnética, más exactamente, debido a la dependencia del índice de refracción respecto a la frecuencia o longitud de onda de la luz, por lo cual al observar el espectro electromagnético visible mediante un prisma, lo que estamos presenciando es la refracción simultánea de las ondas de diferente longitud de onda componentes de la luz blanca con ángulos de transmisión diferentes. Es famoso el experimento de dispersión en un prisma realizado por Sir Isaac Newton.
La luz se refracta
La refracción de la luz es el cambio de dirección que experimentan los rayos luminosos al pasar de un medio a otro en el que se propagan con distinta velocidad. Por ejemplo, al pasar del aire al agua, la luz se desvía, es decir, se refracta.
Las leyes fundamentales de la refracción son:
- El rayo refractado, el incidente y la normal se encuentran en un mismo plano.
- El rayo refractado se acerca a la normal cuando pasa de un medio en el que se propaga a mayor velocidad a otro en el que se propaga a menor velocidad. Por el contrario, se aleja de la normal al pasar a un medio en el que se propaga a mayor velocidad.
La relación entre la velocidad de la luz en el vacío y en un medio en el que pueda propagarse se denomina índice de refracción (n) de ese medio: n = c / v 
La dispersión de la luz, una manifestación de la refracción
La luz blanca es una mezcla de colores: si un haz de luz blanca atraviesa un medio dispersor, como, por ejemplo, un prisma, los colores se separan debido a que tienen diferentes índices de refracción.

LAS LENTES.
Se emplean para muy diversos fines: gafas, lupas, prismáticos, objetivos de cámaras, telescopios, etc. Existen dos tipos:
- Lentes convergentes: Son más gruesas por el centro que por los extremos. Los rayos refractados por ellas convergen en un punto llamado foco.
- Lentes divergentes: Son más gruesas por los extremos que por el centro. Los rayos refractados no convergen en un punto, sino que se separan.

Tipos
Según su forma las lentes delgadas pueden ser convergentes y divergentes.  Convergentes: son más gruesas en el centro que en los extremos. Se representan esquemáticamente con una línea con dos puntas de flecha en los extremos.
Según el valor de los radios de las caras pueden ser: biconvexas (1), plano convexas (2) y menisco convergente (3).


Divergentes: Son más delgadas en la parte central que en los extremos. Se representan esquemáticamente por una línea recta acabada en dos puntas de flecha invertidas.
Según el valor de los radios de las caras (que son dioptrios) pueden ser: bicóncavas (4), plano cóncavas (5) y menisco divergente (6).
 



LA REFRACCION: LA LUZ CAMBIA DE VELOCIDAD.
La luz no se propaga del mismo modo en el aire que en otro medio. Al cambiar de medio, la luz cambia de dirección y de velocidad. Este fenómeno se llama refracción. Por eso decimos que la luz se ha refractado.
La refracción de la luz es el cambio de dirección que sufre la luz cuando pasa de un medio a otro diferente, por ejemplo cuando pasa del aire al agua.
La refracción de la luz sirve para ver los objetos con una dimensión diferente de la real. Ello se consigue con el uso de las lentes.
Las lentes son cuerpos transparentes que refractan la luz, y pueden ser:
Convergentes o Divergentes.
Estos efectos de la refracción de la luz se utilizan en algunos aparatos, como la lupa y el microscopio, que nos permiten ver los objetos aumentados. Los rayos luminosos se refractan en unos cristales especiales, de que están provistos estos aparatos, y de este modo podemos ver los objetos a un tamaño mucho mayor del que tiene en realidad.

MAS INFO EN: http://propiedadesdelaluz.blogspot.com/2008/09/reflexin-y-refraccin.html
http://www.quimicaweb.net/grupo_trabajo_ccnn_2/tema5/index.htm
http://www.profesorenlinea.cl/fisica/Luz.htm

jueves, 27 de octubre de 2011

REFLEXIÓN DE LA LUZ

RAYOS DE LUZ.
la luz se trnsmite en linea recta en todas direcciones. la linea recta que representa la direccion y el sentido de propagacion de la luz se llama rayo de luz. no es l mismo un rayo de luz que un haz de luz. Un rayo es una representacion grafica: no tine grosor. Un haz es una relidad fisica: al pasae por una rendija tiene grosor.
¿Porque podemos ver los objetos?
podemos ver los objetos que nos rodean porque la luz que refleja en ellos llegas hasta nuestros ojos.
  • si la superficie en la que se refleja la luz es perfectamente lisa todos los rayos salen a una misma dirección. esta forma de reflexión se producen en los espejos o en la superficie del agua totalmente lisas y en calma. se llaman reflexión especular.
  • si la superficie presenta rugosidades, los rayos salen reflejados a todas las direcciones. este tipo de reflexión se llama DIFUSA. y es la causa de que podamos ver los objetos.

LA REFLEXIÓN DE LA LUZ SIGUE UNAS NORMAS
  • la reflexion de la luz se representa por medio de dos rayos: el que llega a una superficie, rayo incidente, y el q sale rebotado después de reflejarse, rayo reflejado.
  • si se traza una linea recta perpendicular a la superficie ( que se denomina normal), el rayo incidente forma un angulo con dicha recta, q se llama angulo de incidencia.
  • el rayo reflejado tambien forma con la normal, un angulo que se llama angulo de reflexión. 

LOS ESPEJOS
  • Los objetos que producen reflexión especular se laman espejos.
  • los espejos pueden ser: planos, curvos, (esféricos) : cóncavos, convexos.

Elementos de un espejo esférico.

  • Centro de curvatura: Es el centro de la esfera imaginaria q constituye el espejo.
  • Eje óptico: Es la recta horizontal que pasa por el centro de la curvatura.
Foco: Es el punto del eje óptico por el que pasan reflejados los rayos paralelos. Esta situado en el punto medio de la linea que une el centro de curvatura con el espejo.
 un rayo de luz que  pasa por el centro de la curvatura es perpendicular al espejo y se refleja sobre si mismo.
un rayo de luz paralelo al eje óptico al reflejarse pasa por el foco.


Formacion de imagenes en un espejo plano: se forma una imagen virtual ("detras del espejo"), de igual tamaño del objeto y del mismo tamaño.
Formacion de imagenes en un espejo concavo: objeto mas alejado del centro de la curvatura. se forma una imagen real invertida y de menor tamaño.
  • objeto situado en el centro de la curvatura. la imagen que se forma es real invertida y de igual tamaño.
  • objeto situado entre el centro de la curvatura y el foco.
  • objeto situado en el foco no se forma imagen.
  • objeto situado en tre el foco y el espejo. se forma una imagen, virtual derecha y mayor.
Formacion de imagenes en un espejo convexo: sienpre se forma una imagen virtual y menor.







lunes, 26 de septiembre de 2011

NATURALEZA DE LA LUZ

Una de las ramas más antiguas de la física es la óptica, ciencia de la luz, que comienza cuando el hombre trata de explicar el fenómeno de la visión considerándolo como facultad anímica que le permite relacionarse con el mundo exterior.
 los máximos protagonistas de esta historia son Isaac Newton y Cristian Huygens. científicos contemporáneos y se conocieron en 1689. un año más tarde aparece la obra de Huygens, mientras que Newton publica su obra en 1704. en sus obras aparecen las dos teorías clásicas ondulatoria y corpuscular sobre la naturaleza de la luz.
TEORIA CORPUSCULAR
Esta teoría se debe a Newton (1642-1726). La luz está compuesta por diminutas partículas materiales emitidas a gran velocidad en línea recta por cuerpos luminosos.
 
Según esta teoría la luz se propagaría con mayor velocidad en medios más densos. Es uno de los puntos débiles de la teoría corpuscular.
TEORIA ONDULATORIA
Fue idea del físico holandés C. Huygens. La luz se propaga mediante ondas mecánicas emitidas por un foco luminoso. La luz para propagarse necesitaba un medio material de gran elasticidad, impalpable que todo lo llena, incluyendo el vacío, puesto que la luz también se propaga en él. A este medio se le llamó éter.
 La energía luminosa no está concentrada en cada partícula, como en la teoría corpuscular sino que está repartida por todo el frente de onda. El frente de onda es perpendicular a las direcciones de propagación. La teoría ondulatoria explica perfectamente los fenómenos luminosos mediante una construcción geométrica llamada principio de Huygens. además según esta teoría, la luz se propaga con mayor velocidad en los medios menos densos. a pesar de esto, la teoría de Huygens fue olvidada durante un siglo debido a la gran autoridad de Newton.
En 1801 el inglés T. Young dio un gran impulso a la teoría ondulatoria explicando el fenómeno de las interferencias y midiendo las longitudes de onda correspondientes a los distintos colores del espectro.
NATURALEZA DUAL DE LA LUZ

MAS INFORMACION EN:  http://www.ilustrados.com/tema/3389/Optica-Naturaleza.html
Fotones de luz: Aunque durante el siglo XIX se había aceptado definitivamente la naturaleza ondulatoria de la luz, experiencias realizadas a principios del siglo veinte demostraron que la luz es a la vez onda y corpúsculo; es decir, se comporta como onda o como partícula.
Max Planck (1858-1947), físico alemán, premiado con el Nóbel, considerado el creador de la teoría cuántica, fue el primero en enunciar que la luz no se comporta ni como una onda ni como una partícula, sino que combina las propiedades de ambas, una teoría que desarrollo más tarde Albert Einstein.
Pero para explicar la emisión y absorción de luz por un átomo, hay que imaginarla como paquetes de partículas (llamados inicialmente cuantos), cada uno de los cuales transporta una cantidad de energía. Hoy día, estos “pequeños paquetes de energía” se denominan fotones.
Así la luz, en cuanto a su propagación, se comporta como una onda. Pero, la energía de la luz es transportada, junto con la onda luminosa, por unos pequeñísimos corpúsculos que se denominan fotones ("pequeños paquetes de energía").
VELOCIDAD DE LA LUZ
La velocidad de la luz en el "vacío" es por definición y, de acuerdo a todos los experimentos realizados, una constante universal de valor 299.792.458 m/s (aproximadamente 300.000 km/s). Se denota con la letra c, proveniente del latín celéritās (velocidad), y es conocida como la constante de
Einstein. La velocidad de la luz fue incluida oficialmente en el Sistema Internacional de Unidades como constante el 21 de octubre de 1983, pasando el metro a ser una unidad dada en función de esta constante y el tiempo. La velocidad a través de un medio que no sea el "vacío" es siempre menor a c (según el índice de refracción del medio). 

SUSTANCIA
VELOCIDAD DE LA LUZ
Aire
299.912 km/s
Agua
224.900 km/s
Hielo
229.182 km/s
Vidrio
189.873 km/s
Diamante
124.018 km/ s
Los primeros intentos para medir la velocidad de la luz comienzan en el siglo XVII en los albores de la revolución científica, pero, debido al valor tan grande que toma en el vacío y en la atmósfera, los experimentos fracasaron y solamente se obtuvieron medidas indirectas a partir de observaciones astronómicas. En 1629 Isaac Beeckman, propuso un experimento en el que se pudiese observar el flash de un cañón reflejándose en un espejo ubicado a 1,6 km del primero. En 1638, Galileo Galilei realizó un experimento para determinar la velocidad de la luz que consistía en realizar señales con linternas desde dos colinas que se encontraban a 1 Km. de distancia. El tiempo transcurrido desde que el experimentador A destapaba su linterna hasta que veía la luz procedente de B era el tiempo que tardaba la luz en recorrer ida y vuelta pero solo cpmprobo la capacidad de reacciond el sujeto.
Las mediciones modernas han afinado más esta cifra hasta llegar a 299,793 km por segundo.
INTERFERENCIA
Las fuentes coherentes son aquellas que emiten ondas de luz de la misma longitud de onda o frecuencia las cuales son siempre están en fase la una con la otra o tienen una diferencia de fase constante. Las dos fuentes coherentes pueden producir el fenómeno de interferencia.
Los colores que nosotros observamos cuando la luz de sol cae en una burbuja de jabón, un poco de aceite o en el pavimento húmedo, o un colibrí rojizo son causados por la interferencia de las ondas de luz reflejadas desde el frente hacia atrás de las superficies de las películas transparentes finas. Esto se da porque dos haces de ondas que llegan al mismo plano sumarán sus efectos si llegan en fase o contrarrestarán sus efectos si llegan desfasados. Su efecto combinado es obtenido sumando algebraicamente los desplazamientos en el punto hacia las fuentes individualmente. Esto es conocido como el principio de superposición. Thomas Young descubrió este principio de interferencia cerca de 1800.
MAS INFO EN:
http://library.thinkquest.org/C003776/espanol/book/interferencia_difraccion_luz.htm
POLARIZACION DE LA LUZ
En la polarización, las características transmitidas por una onda se «filtran» en una dirección de desplazamiento entre todas las direcciones aleatorias inicialmente posibles. Este fenómeno presenta particular interés en el caso de la luz, donde la polarización del campo electromagnético que se transmite permite aprovechar con fines específicos la energía asociada.
Polarización de ondas
En las ondas mecánicas, se llama vector polarización al que define el desplazamiento instantáneo de las partículas del medio sometidas a la oscilación ondulatoria. Este vector puede apuntar, en principio, en cualquier dirección para cada partícula.
En las ondas longitudinales, entendidas como aquellas en que las partículas vibran en la dirección de desplazamiento de la onda, el vector polarización es colineal con la dirección de propagación.
En las ondas transversales, donde las partículas del medio oscilan en dirección perpendicular a la del movimiento de la onda, el vector polarización está siempre contenido en un plano normal a la dirección de propagación.
Estas consideraciones sobre la polarización son extensibles también a las ondas electromagnéticas, como en la luz.
El desplazamiento instantáneo de las partículas del medio sometidas a un movimiento de oscilación según una onda mecánica adopta inicialmente cualquier dirección y se expresa por medio del vector de polarización.
Formas de polarización
Dentro de las ondas transversales, el movimiento del vector polarización tiene lugar en un plano perpendicular a la propagación de la onda. Para precisar con mayor exactitud la naturaleza de este movimiento, se consideran dos situaciones típicas:
Cuando el vector polarización se mantiene en un plano que contiene la dirección de propagación, las partículas del medio oscilan en una recta cuya dirección no varía de un punto a otro. En tal caso, se dice que la onda está linealmente polarizada.
Si el vector polarización describe una curva compleja dentro del plano perpendicular a la dirección de propagación, la oscilación de las partículas puede apreciarse como una superposición de vibraciones no colineales. Entonces, se dice que la onda no está polarizada. Un caso interesante de esta situación se produce cuando la onda está polarizada circularmente.
En las ondas electromagnéticas, la propagación de la onda no se acompaña de la vibración de las partículas del medio. Una onda de estas características está formada por la propagación de un campo eléctrico y otro magnético que varían con el tiempo en planos mutuamente perpendiculares y normales también a la dirección de propagación. Por convenio, se toma uno cualquiera de los vectores de ambos campos como vector polarización; normalmente se elige el campo eléctrico.
En condiciones normales, en estas ondas no existe ningún desplazamiento específico del vector polarización, que presenta un movimiento aleatorio. Por tanto, las ondas electromagnéticas comunes, como la luz en estado natural, no están polarizadas.


En la luz natural, el vector campo eléctrico que se desplaza con la onda varía continuamente dentro de un plano perpendicular a la dirección de propagación según direcciones aleatorias.
Polarización por absorción
Aunque las ondas electromagnéticas en estado natural, como la luz, no están polarizadas, es posible obtener formas concretas de polarización mediante la aplicación de diversos procedimientos. Uno de los más habituales consiste en interponer en la trayectoria del haz electromagnético un elemento polarizador.
Los polarizadores más habituales están constituidos por largas cadenas de hidrocarburos (u otras sustancias) que se distinguen porque transmiten la luz de forma que, a la salida de las mismas, queda polarizada en la dirección perpendicular a estas cadenas.
En este tipo de polarización, la componente del campo eléctrico (elegido como vector de polarización) paralela a las cadenas de hidrocarburos induce en ellas corrientes eléctricas que provocan la absorción de la energía de esta componente. Como resultado, en la salida sólo se conserva la parte de la energía de la componente perpendicular de dicho campo eléctrico.Este fenómeno se conoce como polarización por absorción.
Polarización por reflexión
Cuando la luz natural incide sobre una superficie plana de separación entre dos medios, por ejemplo, el aire y el vidrio, experimenta un fenómeno conjugado de reflexión y refracción (o transmisión) parciales. En los casos en que el rayo reflejado en esta superficie y el refractado tengan direcciones perpendiculares entre sí, la luz reflejada se polariza en su totalidad en la dirección perpendicular al plano de incidencia.
Este fenómeno fue observado por primera vez por el físico escocés David Brewster (1781-1868).Teniendo en cuenta la ley de Snell, se obtiene que:
donde n1 es el índice de refracción del primer medio, n2 el del segundo y ap el ángulo de polarización (que coincide con el de incidencia).
De ello se deduce que:
Esta expresión recibe el nombre de ley de Brewster de la polarización.
Al reflejarse en un plano, la luz se polariza linealmente en la perpendicular al plano de incidencia. En el caso concreto de que el rayo reflejado y el refractado sean perpendiculares, la polarización es total.
MAS INFO EN : http://www.hiru.com/fisica/polarizacion-de-la-luz

FOTOMETRIA
es la ciencia que se encarga de la medida de la luz, como el brillo percibido por el ojo humano. Es decir, estudia la capacidad que tiene la radiación electromagnética de estimular el sistema visual.El ojo humano no tiene la misma sensibilidad para todas las longitudes de onda que forman el espectro visible. La Fotometría introduce este hecho ponderando las diferentes magnitudes radiométricas medidas para cada longitud de onda por un factor que representa la sensibilidad del ojo para esa longitud.Esta función es diferente dependiendo de que el ojo se encuentre adaptado a condiciones de buena iluminación (visión fotópica) o de mala (visión escotópica).
Medida de la intensidad luminosa de una fuente de luz, o de la cantidad de flujo luminoso que incide sobre una superficie. La fotometría es importante en fotografía, astronomía e ingeniería de iluminación. Los instrumentos empleados para la fotometría se denominan fotómetros.

Las ondas de luz estimulan el ojo humano en diferentes grados según su longitud de onda. Como es difícil fabricar un instrumento con la misma sensibilidad que el ojo humano para las distintas longitudes de onda, muchos fotómetros requieren un observador humano. Los fotómetros fotoeléctricos necesitan filtros coloreados especiales para responder igual que el ojo humano.

La intensidad de una fuente de luz se mide en candelas, generalmente comparándola con una fuente patrón. Se iluminan zonas adyacentes de una ventana con las fuentes conocida y desconocida y se ajusta la distancia de las fuentes hasta que la iluminación de ambas zonas sea la misma. La intensidad relativa se calcula entonces sabiendo que la iluminación decrece con el cuadrado de la distancia.
INFO EN:
http://www.fotonostra.com/glosario/fotometria.htm
http://es.wikipedia.org/wiki/Fotometr%C3%ADa_(%C3%B3ptica)))