Fecha: 1 de Febrero del 2014
Examen 1: "Radiación electromagnetica"
Bibliografia: http://pwg.gsfc.nasa.gov/stargaze/Maberr.htm
http://es.wikipedia.org/wiki/Espectro_electromagn%C3%A9tico
http://www.espectrometria.com/espectro_electromagntico
http://cuentos-cuanticos.com/2012/12/18/el-premio-nobel-concedido-a-einstein/
1A.Nobel Einstein.
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.
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.
El efecto fotoeléctrico consiste en la
emisión de electrones por un material cuando se hace incidir sobre él una radiación electromagnética (luz visible o ultravioleta, en
general)
El efecto
fotoeléctrico fue descubierto y descrito por Heinrich
Hertz en 1887, al observar que el arco que salta entre dos
electrodos conectados a alta tensión alcanza distancias mayores cuando se
ilumina con luz ultravioleta que cuando se deja en la oscuridad. La explicación
teórica fue hecha por Albert Einstein, quien publicó en 1905 el revolucionario artículo “Heurística de la
generación y conversión de la luz”, basando su formulación de la
fotoelectricidad en una extensión del trabajo sobre los quantos de Max Planck. Más tarde Robert
Andrews Millikan pasó
diez años experimentando para demostrar que la teoría de Einstein no era
correcta, para finalmente concluir que sí lo era. Eso permitió que Einstein y
Millikan fueran condecorados con premios Nobel en 1921 y 1923, respectivamente.
2A. Experimento que confirma la formula "fotoeléctrico"
Una serie de experimentos iniciados en 1887 demostró que el efecto fotoeléctrico tenía determinadas características que no podían explicarse por la teoría clásica que consideraba que la luz (teoría ondulatoria de la luz) se comportaba como una onda. Por ejemplo, al aumentar la intensidad de la luz que incide sobre un metal, la teoría ondulatoria de la luz sugiere que en el metal se liberarán electrones con una energía cada vez mayor. Sin embargo, los experimentos mostraron que la energía de los electrones emitidos sólo depende de la frecuencia de la luz, y no de su intensidad.
Energía
de un fotón absorbido = Energía necesaria
para liberar 1 electrón + energía
cinética del
electrón emitido.
Algebraicamente:
que puede
también escribirse como:
donde h es la constante
de Planck, f0
es la frecuencia de corte o frecuencia mínima de los fotones para que tenga
lugar el efecto fotoeléctrico, Φ es la función trabajo, o mínima energía necesaria para
llevar un electrón del nivel de Fermi al exterior del material y Ek
es la máxima energía cinética de los electrones que se observa
experimentalmente.
1C. Espectro electromagnetico.
El espectro electromagnético
(o simplemente espectro) es el rango de todas las radiaciones electromagnéricas
posibles.
El espectro electromagnético se extiende desde las bajas frecuencias usadas para la radio moderna (extremo de la onda larga) hasta los rayos gamma (extremo de la onda corta), que cubren longitudes de onda de entre miles de kilómetros y la fracción del tamaño de un átomo. Se piensa que el límite de la longitud de onda corta está en las cercanías de la longitud Planck, mientras que el límite de la longitud de onda larga es el tamaño del universo mismo, aunque en principio el espectro sea infinito y continuo.
El espectro electromagnético se extiende desde las bajas frecuencias usadas para la radio moderna (extremo de la onda larga) hasta los rayos gamma (extremo de la onda corta), que cubren longitudes de onda de entre miles de kilómetros y la fracción del tamaño de un átomo. Se piensa que el límite de la longitud de onda corta está en las cercanías de la longitud Planck, mientras que el límite de la longitud de onda larga es el tamaño del universo mismo, aunque en principio el espectro sea infinito y continuo.
La energía electromagnética en una longitud de onda particular λ (en el vacío) tiene una frecuencia asociada f y una energía fotónica E. Así, el espectro electromagnético puede expresarse en términos de cualquiera de estas tres variables, que están relacionadas mediante ecuaciones.
De este modo, las ondas electromagnéticas de alta frecuencia tienen una longitud de onda corta y energía alta; las ondas de frecuencia baja tienen una longitud de onda larga y energía baja.Siempre que las ondas de luz (y otras ondas electromagnéticas) se encuentran en un medio (materia), su longitud de onda se reduce.
Generalmente, la radiación electromagnética se clasifica por la longitud de onda: ondas de radio, microondas, infrarroja y región visible, que percibimos como luz, rayos ultravioleta, rayos X y rayos gamma.
El comportamiento de la radiación electromagnética depende de su longitud de
onda. Las frecuencias más altas tienen longitudes de onda más cortas, y las
frecuencias inferiores tienen longitudes de onda más largas.
La espectroscopia puede descubrir una región mucho más amplia del espectro que el rango visible de 400 nm a 700 nm. Un espectroscopio de laboratorio común puede descubrir longitudes de onda desde 2 nm a 2500 nm. Con este tipo de aparatos puede obtenerse información detallada sobre las propiedades físicas de objetos, gases o incluso estrellas.
La espectroscopia puede descubrir una región mucho más amplia del espectro que el rango visible de 400 nm a 700 nm. Un espectroscopio de laboratorio común puede descubrir longitudes de onda desde 2 nm a 2500 nm. Con este tipo de aparatos puede obtenerse información detallada sobre las propiedades físicas de objetos, gases o incluso estrellas.
1D. Aberración estelar.
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.
La diferencia máxima entre la posición observada y la posición real de un astro alcanza un máximo de 20.47 segundos de arco denominándose constante de aberración. La tangente trigonométrica de la constante de aberración se aproxima mucho a la razón de la velocidad orbital terrestre a la velocidad de la luz (esta fórmula sencilla es una aproximación a la fórmula relativista exacta).
En mi opinión estas reseñas son importantes para llegar a alcarar dudas sobre las teorias etc. e interesantes ya que en lo personal estaba confundiendo la manera en la que Einstein ganó el premio nobel, y el tema de espectro electromagnetico es uno de los que me parece mas interesante y que tiene mucha aplicación en la química.
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