Expociciones:

Equipo N.- 1

Difracción:

La difracción es un fenómeno característico de las ondas, éste se basa en el curvado y esparcido de las ondas cuando encuentran un obstáculo o al atravesar una rendija. La difracción ocurre en todo tipo de ondas, desde ondas sonoras, ondas en la superficie de un fluido y ondas electromagnéticas como la luz y las ondas de radio. También sucede cuando un grupo de ondas de tamaño finito se propaga; por ejemplo, por causa de la difracción, un haz angosto de ondas de luz de un láser deben finalmente divergir en un rayo más amplio a una cierta distancia del emisor.

Teoria cuantica de la Luz:

Max Planck, Es el “padre de la cuántica”. Planck dedujo la hipótesis de la discontinuidad de la energía y en el año de 1900 Planck descubre los cuantos y formula la teoría que lo haría famoso, y que daría nacimiento a un campo desconocido hasta entonces, la Mecánica Cuántica, la cual da una nueva y muy especial forma de ver los fenómenos físicos.

La teoría cuántica básicamente nos dice que la luz no llega de una manera continua, sino que está compuesta por pequeños paquetes de energía, a los que llamamos cuantos. Estos cuantos de energía se llaman fotones. Toda luz que nos llega viene por pequeños paquetes, no es continua.

Los fotones son las partículas “fundamentales” de la luz, así como los electrones son las partículas fundamentales de la materia, esta analogía es la que sirvió para realizar el descubrimiento del carácter cuántico de la luz. Por esta misma analogía, años después, de Broglie desarrolló la teoría que formula que la materia también tiene un carácter ondulatorio. La carga eléctrica y la energía tienen una estructura granular (está formada por cuantos), al igual que la materia.

 

Equipo N.- 2

Radiacion laser

Las aplicaciones de la radiación láser superan cualquier expectativa
y ya constituyen herramientas insustituibles
en las investigaciones científicas, la industria y la medicina.

En las fuentes de luz que se conocían a principios del siglo xx la emisión se produce espontáneamente. En 1905, Albert Einstein habló de la posibilidad de lograr la emisión de la luz de forma estimulada, pero no es hasta los años sesenta de ese siglo que se crea el resonador cuántico, o láser. En él, la emisión de la luz es estimulada y esta resulta coherente. Entre los pioneros en la construcción de los láseres se encuentran los soviéticos N. G. Básov y A. M. Prójorov, y el norteamericano C. Townes, a los que se les otorgó, en 1964, el Premio Nobel de Física por sus trabajos en esta materia.

La palabra LÁSER es un acrónimo de la expresión inglesa Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (luz amplificada por emisión estimulada de radiación).

Existen diferentes tipos de Laser:

– Láseres de estado sólido.

– Láseres gaseosos.

– Láseres semiconductores.

– Láseres líquidos.

– Láseres de electrones libres.

 

Equipo N.- 3

Fisica relativista.

Las ecuaciones del electromagnetismo exhiben caracteristicas novedosas respecto a la fisica newtoniana. La fuerza de Lorentz, debido al termino q~u  ^  ~B depende del sistema inercial desde donde se observa el fenomeno. Asi mismo, en las ecuaciones de Maxwell aparece una constante con dimensiones de velocidad, c. Como se demuestra en la seccion relativa a ondas electromagneticas, c es la velocidad de propagacion de dichas ondas en el vacio. Es obvio que esta velocidad, analizada desde el punto de vista prerelativista, debe depender del sistema de referencia inercial. Esto esta en contra del un Principio de Relatividad (PR) asumido por la fisica clasica: Cualquier fenomeno obedece leyes iguales en todos los triedros inerciales. Como vemos, la leyes del electromagnetismo parecen sugerir la existencia de un triedro de referencia especial , el eter, con lo que se viola el (PR). Sin embargo, la evidencia experimental indica que tal eter no existe, y en consecuencia c es un valor universal independiente del triedro inercial de referencia. El Principio de Relatividad de Einstein22 (PRE) indica que se cumplen ambos, el (PR) y que c es constante para todo sistema inercial. Esto modifica las relaciones entre distancias e intervalos de tiempos, entre otras, con respecto a la fisica prerelativista.

El principio de la relatividad galileana establece que:

‘Dos sistemas de referencia en movimiento relativo de traslación rectilínea uniforme son equivalentes desde el punto de vista mecánico; es decir, los experimentos mecánicos se desarrollan de igual manera en ambos, y las leyes de la mecánica son las mismas.’

 

Equipo N.- 4

Masa y Energía relativista:

La masa es una de las magnitudes fundamentales de la física.

La masa de una estrella De hecho, muchos fenómenos de la naturaleza están, directa o indirectamente, asociados al concepto de masa.

La energía es una propiedad asociada a los objetos y sustancias y se manifiesta en las transformaciones que ocurren en la naturaleza.

La energía se manifiesta en los cambios físicos, por ejemplo, al elevar un objeto, transportarlo, deformarlo o calentarlo.

Un primer acercamiento al concepto de masa se puede expresar al decir que “masa es la cantidad de materia que tiene un cuerpo”.

 

Equipo N.- 5

Radiación de un cuerpo negro

El término radiación se refiere a la emisión continua de energía desde la superficie de cualquier cuerpo, esta energía se denomina radiante y es transportada por las ondas electromagnéticas que viajan en el vacío a la velocidad de 3·108 m/s . Las ondas de radio, las radiaciones infrarrojas, la luz visible, la luz ultravioleta, los rayos X y los rayos gamma, constituyen las distintas regiones del espectro electromagnético.

Propiedades de la superficie de un cuerpo:

Sobre la superficie de un cuerpo incide constantemente energía radiante, tanto desde el interior como desde el exterior, la que incide desde el exterior procede de los objetos que rodean al cuerpo. Cuando la energía radiante incide sobre la superficie una parte se refleja y la otra parte se transmite. Consideremos la energía radiante que incide desde el exterior sobre la superficie del cuerpo. Si la superficie es lisa y pulimentada, como la de un espejo, la mayor parte de la energía incidente se refleja, el resto atraviesa la superficie del cuerpo y es absorbido por sus átomos o moléculas.

 Si r es la proporción de energía radiante que se refleja, y a la proporción que se absorbe, se debe de cumplir que r+a=1.

 

 

La misma proporción r de la energía radiante que incide desde el interior se refleja hacia dentro, y se transmite la proporción a=1-r que se propaga hacia afuera y se denomina por tanto, energía radiante emitida por la superficie.

 

Polarizacion…



Polarización de la luz
Las ondas luminosas no suelen estar polarizadas, de forma que la vibración electromagnética se produce en todos los planos. 
La luz que vibra en un solo plano se llama luz polarizada.
Polarizacion
Supongamos un dispositivo experimental consistente en dos polarizadores superpuestos (polarizador y analizador), 
de forma que un haz de luz los atraviese, y que uno de ellos puede girar respecto del otro, que permanece estático. 
La intensidad luminosa transmitida por el sistema variará con el ángulo de giro, de tal manera que pasará por dos puntos 
de máxima luminosidad separados 180º, con dos puntos de oscuridad total a 90º de los anteriores. Entre estos extremos la 
intensidad va creciendo y decreciendo paulatinamente, según los casos.

Este fenómeno de polarización solo se da con ondas transversales, pero no con longitudinales, ya que implica una asimetría 
respecto del eje en la dirección de propagación. Si se demuestra que un haz luminoso puede ser polarizado, llegaremos a la 
conclusión de que las ondas luminosas son transversales.

La luz emitida por un manantial está constituida por una serie de trenes de ondas procedentes de átomos distintos; en cada uno 
de estos trenes de ondas el campo eléctrico oscila en un plano determinado pero, en general, su orientación es distinta de unos 
a otros. Dado el enorme número de moléculas y átomos de un manantial luminoso, se comprende el gran número de trenes de ondas que 
constituye un haz de luz y, por consiguiente, la existencia en éste de ondas polarizadas en todas las direcciones transversales 
posibles.

Veamos algunos casos en los que se produce polarización de la luz.

Polarización por reflexión. 
Sabemos que si sobre una superficie reflectora incide luz natural parte de la luz se refleja y parte se refracta. Malus descubrió 
en 1808 que si hacemos incidir una luz sobre una superficie pulimentada de vidrio con un ángulo de incidencia i de 57º 
aproximadamente, la luz reflejada está polarizada, siendo el plano de vibración perpendicular al plano de incidencia de los rayos. 
Si el ángulo de incidencia no es de 57º habrá también polarización pero será menor a medida que el rayo incidente vaya siendo 
mayor o menor que dicho ángulo.

Más tarde Brewster descubrió que si el rayo reflejado y el refractado forman entre si un ángulo de 90º, el ángulo de incidencia es 
precisamente el ángulo de polarización. El ángulo de polarización depende del índice de refracción "n" del medio.

En el caso del vidrio, que acabamos de ver, el ángulo es aproximadamente 57º. Hay que señalar también que para este ángulo, el 
rayo refractado está polarizado parcialmente, coincidiendo su plano de vibración con el de incidencia, mientras que el rayo 
reflejado está completamente polarizado.

Polarización por doble refracción. 
Hay determinados cristales que tienen la propiedad de la doble refracción, es decir, el rayo incidente se desdobla en dos en el 
interior del cristal (espato de islandia, turmalina), uno de ellos llamado ordinario y que sigue las leyes de la refracción y otro 
llamado extraordinario que no las sigue.

Este tipo de cristal permite obtener luz polarizada partiendo de la luz natural, siempre que logremos eliminar a la salida uno de 
los rayos emergentes. Esto se puede conseguir con un prisma de Nicol, constituido por un cristal de espato de Islandia al que se 
le han cortado las caras externas de manera que el ángulo de 71º pase a ser de 68º, después se corta la diagonal, obteniéndose dos 
prismas que se pegan con bálsamo de Canadá, cuyo índice de refracción está entre el indice de refracción del rayo ordinario y el 
del extraordinario. En estas condiciones el rayo ordinario sufre reflexión total al llegar a la lámina de bálsamo de Canadá, 
mientras que el extraordinario se refracta en el bálsamo y se transmite a través del segundo prisma.

Polarización rotatoria. 
Hemos visto que un prisma de Nicol puede utilizarse como polarizador, ya que al incidir sobre él la luz naztural obtenemos a la 
salida del mismo luz polarizada cuyo plano de vibración es paralelo a la sección principal. Si este haz de luz polarizada se hace 
incidir sobre otro prisma de Nicol cuya sección principal sea perpendicular a la del primero, este haz no podrá penetrar en el 
segundo Nicol ya que vibra en una sección normal, y por lo tanto no habrá salida de luz del segundo Nicol.

En este caso se dice que los Nicols están cruzados, esto se llama Polarización cruzada. Variando la posición relativa de las 
secciones principales de los dos Nicols se logrará mayor o menor luz a la salida, desde el valor máximo (prismas de Nicol paralelos) 
hasta la anulación completa (prismas de Nicol cruzados).

Interferencia y Difracción Óptica

Interferencia y Difracción
La difracción puede ser definida como: “la desviación en la propagación rectilínea de la luz que no se debe ni a la refracción 
ni a la reflexión” y puede observarse al aparecer franjas luminosas en la zona correspondiente a la sombra geométrica de un 
objeto de pequeñas dimensiones.

El fenómeno de interferencia es característico de las ondas y se produce al superponerse las ondas procedentes de dos puntos. 
Si la diferencia de fase entre ellas es constante puede ocurrir que en un punto del espacio la resultante de la superposición 
de dos ondas puede ser máxima ( interferencia constructiva) o mínima (interferencia destructiva).

La polarización es un fenómeno físico mediante el cual la vibración de una onda transversal se mantiene paralela a una dirección 
fija en el espacio. Un polarizador es un dispositivo que origina la polarización de dicha onda. Si colocamos un segundo 
polarizador detrás del anterior y lo hacemos girar, vemos que la intensidad del haz va disminuyendo hasta anularse en el momento 
en que las direcciones de polarización son perpendiculares. Uno de los métodos mediante el cual se puede conseguir la 
polarización de una onda es por simple reflexión.



Interferencia


Difracción

Refracción Óptica…

 

 

Refracción Óptica.
La refracción es el fenómeno que se presenta en un rayo sonoro o luminoso cuando incide oblicuamente sobre la superficie de 
separación de dos medios, y en virtud del cual el rayo cambia de dirección y velocidad.

Cuando un rayo luminoso incide sobre la superficie que separa dos medios, por ejemplo el aire y el agua, parte de la luz 
incidente se refleja, mientras que la otra parte se refracta y penetra en el segundo medio. Aunque el fenómeno de la refracción 
se aplica fundamentalmente a las ondas luminosas los conceptos son aplicables a cualquier onda incluyendo las ondas 
electromagnéticas.

Se cumplen entonces las leyes deducidas por Huygens que rigen todo el movimiento ondulatorio:

- El rayo incidente, el reflejado y el refractado se encuentran en el mismo plano.

- Los ángulos de incidencia y reflexión son iguales, entendiendo por tales los que forman respectivamente el rayo incidente 
y el reflejado con la perpendicular a la superficie de separación trazada en el punto de incidencia.

Reflexión Óptica…

Reflexión Óptica.

La reflexión es el cambio de dirección de un rayo o una onda que ocurre en la superficie de separación entre dos medios, de tal forma que regresa al medio inicial. Ejemplos comunes son la reflexión de la luz, el sonido y las ondas en el agua.Es el cambio de dirección, en el mismo medio, que experimenta un rayo luminoso al incidir oblicuamente sobre una superficie. 
Para este caso las leyes de la reflexión son las siguientes:

1a. ley: El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal, se encuentran en un mismo plano.

2a. ley: El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión.