Examen 1, Nobel de Einstein, Efecto fotoeléctrico, espectro electromagnético y aberración estelar

ALUMNA: ELIZABETH NERI OSNAYA

FECHA QUE SE DEJO: 28-ENERO-2014

FECHA DE ENTREGA: 03-FEBRERO-2014

EXAMEN 1

1A NOBEL DE EINSTEIN

En 1905, Einstein amplió la idea propuesta por Planck y postuló que la energía en un haz de luz no se difunde en forma continua a través del espacio. Al suponer que la energía luminosa se concentra en pequeños paquetes (fotones) cuyo contenido de energía está dado por la ecuación de Planck, Einstein fue capaz de predecir el efecto fotoeléctrico matemáticamente. El efecto fotoeléctrico se explica cuando la luz incide sobre una superficie metálica, los electrones pueden ser desprendidos de la superficie. En su razonamiento supuso que si la luz es emitida en forma de fotones de energía hf, también debe de propagarse como fotones. Cuando un cuanto de luz incide en una superficie metálica, tiene una energía igual a hf. Sin embargo, es necesario emplear por lo menos una cantidad de energía W para expulsar el electrón del metal. Por tanto, el electrón  proyectado sale con una energía cinética máxima representada por

Ek= 1 m v²_max= hf-W

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La solución de Einstein al problema del efecto fotoeléctrico le dieron el premio nobel de física de 1921.

1B EXPERIMENTO CON EL QUE SE CONFIRMA EL EFECTO FOTOELÉCTRICO

Entre los que no aceptaban la explicación de Einstein estaba R.A. Millikan, quién realizo los experimentos más precisos de su época sobre el efecto fotoeléctrico. Sin embargo sólo termino comprobando con gran precisión que Einstein estaba en lo cierto. Un arreglo experimental para estudiar el efecto fotoeléctrico consiste en 2 placas metálicas dentro de un tubo al vacío. Estas placas son conectadas a un amperímetro y a una batería con un potenciómetro. El experimento se lleva  acabo iluminando la superficie del cátodo y como resultado se mide una pequeña corriente eléctrica con el amperímetro. Si hay una lectura de corriente, entonces hubo  transferencia de electrones de una placa a la otra. Posteriormente se varía el potencial entre las placas, lo cual modifica la intensidad de la corriente medida por el amperímetro. Cuando este potencial se hace negativo, oponiéndose al movimiento de los electrones, se encuentra que existe un potencial de umbral, para el cual la corriente cesa. Este potencial multiplicado por la carga del electrón es la energía cinética máxima de los electrones foto emitidos. Los experimentos muestran que la energía cinética de los fotoelectrones es independiente de la intensidad de la luz, es decir depende solamente de la frecuencia o de la longitud de onda de la radiación incidente.

1C ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO

Las distintas radiaciones electromagnéticas se diferencian entre si por su frecuencia  f o su longitud de onda l, ya que ambas están relacionadas por la ecuación: lx f= velocidad de propagación de la radiación. Se llama espectro electromagnético al conjunto de todas las radiaciones electromagnéticas por orden de frecuencia o de longitud de onda. Teniendo en cuenta la ecuación E=hf, resulta que una  determinada radiación electromagnética transportará mayor cantidad de energía cuanto más elevada sea su frecuencia o menor sea su longitud de onda.

El espectro electromagnético se divide en zonas o porciones, dentro de las cuales se encuentra la luz visible, esta zona es sensible al ojo humano, las radiaciones electromagnéticas son longitudes de onda ligeramente inferiores a la luz visible se denominan rayos ultravioleta. Con longitudes de onda aún más inferiores se encuentran los rayos X y los rayos gamma.

Por el otro lado de la zona de la luz visible están los rayos infrarrojos, que tienen una longitud de onda ligeramente superior, con longitudes de onda superiores están las ondas de microondas, mientras que las ondas de radio tienen longitudes de onda desde el metro hasta varios Km.

-Las ondas de radio y microondas se emplean en las comunicaciones de radio y TV.

-Los rayos infrarrojos son emitidos por objetos calientes.

-Los rayos ultravioleta son más energéticos y son perjudiciales para la salud humana si son recibidos sin protección para la piel.

-Más peligrosos son los rayos X, que atraviesan fácilmente la materia y aún más los rayos gamma que proceden del espacio exterior.

1D ABERRACIÓN ESTELAR

La aberración estelar fue descubierta en 1725 por el astrónomo británico J. Bradly cuando intentaba medir la distancia a algunas estrellas aplicando el método del paralelaje. La aberración estelar es un fenómeno según el cual, debido al movimiento de la tierra, las estrellas parecen sufrir un desplazamiento angular común en la dirección de dicho movimiento.

COMENTARIOS

Pasaron varios experimentos y teorías para poder comprender el comportamiento que tiene la radiación electromagnética, sobre todo se enfocaron al estudio de la luz. Se pasó por Maxwell con su teoría ondulatoria, después Hertz trato de comprobar dicha teoría, al mismo tiempo abrió el camino para experimentos que más tarde demostraron el efecto fotoeléctrico, en donde la participación más importante la hacen los fotos que recordemos tienen m=0.

Sobre el espectro electromagnético, es una parte tan pequeña la que podemos apreciar con nuestros ojos,  la zona de luz visible puede servir como referencia para ubicar las demás, es importante mencionar la longitud de onda, que es la manera en como una onda se comporta en el espacio.  Pero algo impresionante es como ocurre una aberración estelar, ésta tiene lugar al comparar 2 cuerpos, es decir suponiendo que la tierra estuviera en reposo, la inclinación de la estrella tendría cierto ángulo, pero debido al movimiento de la tierra, ahora la estrella tendrá otro ángulo, y esa diferencia de ángulos, el que da lugar con la tierra en reposo y cuando está en movimiento se conoce como aberración.

BIBLIOGRAFÍA

·         A. Sellés M. Cuadernos Galileo de Historia de la Ciencia, Consejo Superior de Investigaciones Científicas Instituto “Arnau de Vilanova”, España, 1984.

·         Andrés Cabrorizo Dulce María, Antón Bozal Juan Luis, Barrio Pérez Javier, Física y Química, EDITEX.

·         Phillips Cynthia, Priwer Shana, Todo sobre Einstein, Robinbook, España, 2005.

• ·         Tippens Paul, Física Conceptos y Aplicaciones, McGrawHill, Perú, 2011.