miércoles, 26 de octubre de 2011

CONCLUSIONES DE LAS EXPOSICIONES

difracción y teoría cuantica de la luz:

difracciones
Es todo movimiendo de onda que se curvea cuando se encuentra con un obstaculo o a trabiesa 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.

teoría cuántica de la luz:
fue desarrollada por Max planck 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.


Vídeo:






polarización y radiación láser




polarización
es el proceso por el cual en un conjunto originalmente indiferenciado se establecen características o rasgos distintivos que determinan la aparición en el de dos o más zonas mutuamente excluyentes llamadas polos.


radiación láser
se caracteriza por ser de propiedades, diferentes de cualquier otra fuente de radiación electromagnética, como son monocromáticas, coherencia espacial o direccionabilidad, coherencia temporal.


vídeo:








Teoría cuántica: radiación de un cuerpo negro y el efecto fotoeléctrico


radiación de un cuerpo negro:


La superficie de un cuerpo negro es un caso límite, en el que toda la energía incidente desde el exterior es absorbida, y toda la energía incidente desde el interior es emitida.
Consideremos una cavidad cuyas paredes están a una cierta temperatura. Los átomos que componen las paredes están emitiendo radiación electromagnética y al mismo tiempo absorben la radiación emitida por otros átomos de las paredes. Cuando la radiación encerrada dentro de la cavidad alcanza el equilibrio con los átomos de las paredes, la cantidad de energía que emiten los átomos en la unidad de tiempo es igual a la que absorben. En consecuencia, la densidad de energía del campo electromagnético existente en la cavidad es constante.

El efecto fotoeléctrico:



La emisión de electrones por metales iluminados con luz de determinada frecuencia fue observada a finales del siglo XIX por Hertz y Hallwachs. El proceso por el cual se liberan electrones de un material por la acción de la radiación se denomina efecto fotoeléctrico o emisión fotoeléctrica. Sus características esenciales son:
  • Para cada sustancia hay una frecuencia mínima o umbral de la radiación electromagnética por debajo de la cual no se producen fotoelectrones por más intensa que sea la radiación.
  • La emisión electrónica aumenta cuando se incrementa la intensidad de la radiación que incide sobre la superficie del metal, ya que hay más energía disponible para liberar electrones.

Masa y Energía relativista. 


Masa relativista:
la masa relativista dependiente del observador sigue estando presente, como muestran ciertas ecuaciones de la mecánica no relativística que retienen su forma original . Además, la famosa ecuación de Einstein E = mc² es cierta para todos los observadores sólo si a m se la considera como masa relativística. Las modificaciones a esta fórmula para poderla usar con la masa invariante se discuten más abajo.


Energía relativista: 



  • Energía en reposo, que es la energía debida a la masa según la conocida fórmula de Einstein, E=mc2, que establece la equivalencia entre masa y energía.
  • Energía de desintegración, que es la diferencia de energía en reposo entre las partículas iniciales y finales de una desintegración.
Al redefinir el concepto de masa, también se modifica el de energía cinética.
Vídeo:





domingo, 23 de octubre de 2011

Exposición Física Relativista: Relatividad Galileana y ecuaciones de Lorentz-fitzgerald

Física Relativista

La física relativista: misma que estudia el movimiento de objetos a velocidades cercanas a la luz, y el efecto de estas velocidades sobre la masa, la longitud, el tiempo y la energía.

en la mecánica cuántica como en la física relativista en ninguna de las dos se pueden efectuar mediciones directas.
por E = mc² en donde E representa la energía, de un objeto de cierta, masa (m) y (c), la velocidad de la luz.

Así, la adición de velocidades de Galileo que se describe como: x' = x – vt, es sustituida por la transformación de Fitzgerald-Lorentz: x' = (xvt) / √1 v2 / c2, para describir que la velocidad de la luz no se suma a la del sistema de referencia.

Por otra parte, en la física relativista, la luz no se sustenta ni se ve arrastrada por ningún sistema de referencia, por tanto, cabe concluir que todas las ondas electromagnéticas se mueven en un mismo sistema de referencia.

Más aún, en la física relativista, podemos expresar la velocidad v de cualquier sistema de referencia, desde cualquier otro, como v = nc, es decir, la velocidad tiene un patrón absoluto que no depende del estado de movimiento del observador.

RELATIVIDAD GALILEANA

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.’

Uno de los ejemplos puestos por Galileo es el de un observador viajando en un barco que navega plácidamente sobre un río, en contraste con un observador fijo en la orilla. Ambos interpretan de la misma manera la caída de un cuerpo hacia el suelo en su propio sistema, que como sabemos sigue un movimiento vertical uniformemente acelerado.

Caída de los cuerpos

La primera demostración rigurosa sobre que todos los cuerpos caen con la misma aceleración la dio Galileo mediante un razonamiento por el absurdo.

Supongamos tener dos cuerpos de distinto peso, material y forma, que los dejamos caer partiendo del reposo en un sistema inercial. De acuerdo a las ideas aristotélicas el más pesado caería más rápido, como muestra la figura
.


Ecuaciones de lorentz-fitzgerald
establece una de las bases matemáticas de la teoría de la relatividad especial que había sido introducida para resolver ciertas inconsistencias entre el electromagnetismo y la mecánica clásica.
La transformación de Lorentz permite calcular como varían las propiedades de un sistema físico entre diferentes observadores inerciales y actualiza la transformación de Galileo utilizada en física hasta aquel entonces. 


La transformación de Lorentz permite preservar el valor de la velocidad de la luz constante para todos los observadores inerciales.
Para un sistema O' en movimiento uniforme a velocidad v a lo largo del eje x del sistema O de coordenadas (x, y, z, t), las siguientes ecuaciones:

  siendo t y t’ los tiempos relativos transcurridos para cada sistema de coordenadas, donde
Se denomina el factor de Lorentz y c es la velocidad de la luz en el vacío
    La transformación de Lorentz requiere para algunos sistemas que el origen de coordenadas de ambos sistemas de referencia sea el mismo para t=0. La generalización matemática de la transformación de Lorentz sin esta restricción es denominada transformación de Poincaré.


Vídeo:
en este vídeo demostraremos la relatividad Galileana que habla de la cauda libre de los cuerpos, que no es mas que si dos cuerpos de diferente forma y peso al ser arrojados desde la misma altura caerá primero el de mayor peso. como lo demostramos en el siguiente vídeo.





viernes, 7 de octubre de 2011

REFRACCIÓN Y REFLEXIÓN

La refracción:
Es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio material a otro. Sólo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si éstos tienen índices de refracción distintos. La refracción se origina en el cambio de velocidad de propagación de la onda.
Un ejemplo de este fenómeno se ve cuando se sumerge un lápiz en un vaso con agua: el lápiz parece quebrado. También se produce refracción cuando la luz atraviesa capas de aire a distinta temperatura, de la que depende el índice de refracción. Los espejismos son producidos por un caso extremo de refracción, denominado reflexión total. Aunque el fenómeno de la refracción se observa frecuentemente en ondas electromagnéticas como la luz, el concepto es aplicable a cualquier tipo de onda.




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.


La velocidad de la luz depende del medio que atraviese, por lo que es más lenta cuanto más denso sea el material y viceversa. Por ello, cuando la luz pasa de un medio menos denso (aire) a otro más denso (cristal), el rayo de luz es refractado acercándose a la normal y por tanto, el ángulo de refracción será más pequeño que el ángulo de incidencia. Del mismo modo, si el rayo de luz pasa de un medio más denso a uno menos denso, será refractado alejándose de la normal y, por tanto, el ángulo de incidencia será menor que el de refracción.

Reflexión:
La reflexión es el cambio en la dirección de un rayo de luz cuando este no logra traspasar la interfaz entre dos medios.

Se trata de un fenómeno característico de la propagación por ondas, que se produce cuando un rayo choca contra una superficie formando un ángulo con la normal, llamado ángulo de incidencia, y es rechazado en una dirección dada por el ángulo de reflexión.

Reflexión especular si la superficie de un material es microscópicamente lisa y plana, como en el caso del vidrio float, los haces de luz incidentes y reflejados crean el mismo ángulo con una normal a la superficie de reflexión produciendo una reflexión especular.



Reflexión difusa – si la superficie de un material es ‘rugosa’, y no microscópicamente lisa, se producirán reflexiones difusas. Cada rayo de luz que cae en una partícula de la superficie obedecerá la ley básica de la reflexión, pero como las partículas están orientadas de manera aleatoria, las reflexiones se distribuirán de manera aleatoria. Una superficie perfecta de reflexión difusa en la práctica reflejaría la luz igualmente en todas direcciones, logrando una terminación mate perfecta.


Las superficies de vidrio con dibujo o delicadamente grabadas producen significativas reflexiones difusas.   

                                         
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.







DIFRACCIÓN E INTERFERENCIA

Difracción:

 Es el fenómeno del movimiento ondulatorio en el que una onda de cualquier tipo se extiende después de pasar junto al borde de un objeto sólido o atravesar una rendija estrecha, en lugar de seguir avanzando en línea recta.

La difracción sólo se observa si el obstáculo que encuentran las ondas es del mismo orden que la longitud de onda del movimiento ya que cuando es mayor, las ondas siguen la propagación rectilínea.



La expansión de la luz por la difracción produce una borrosidad que limita la capacidad de aumento útil de un microscopio o telescopio. Por ejemplo, los detalles menores de media milésima de milímetro no pueden verse en la mayoría de los microscopios ópticos.

Sólo un microscopio óptico de barrido de campo cercano puede superar el límite de la difracción y visualizar detalles ligeramente menores que la longitud de onda de la luz.


La explicación la encontramos en el Principio de Huygens que establece que cualquier punto de un frente de ondas es susceptible de convertirse en un nuevo foco emisor de ondas idénticas a la que lo originó. De acuerdo con este principio, cuando la onda incide sobre una abertura o un obstáculo que impide su propagación, todos los puntos de su plano se convierten en fuentes secundarias de ondas, emitiendo nuevas ondas, denominadas ondas difractadas.
La difracción se puede producir por dos motivos diferentes:
1.    porque una onda sonora encuentra a su paso un pequeño obstáculo y lo rodea. Las bajas frecuencias son más capaces de rodear los obstáculos que las altas. Esto es posible porque las longitudes de onda en el espectro audible están entre 1,7cm y 17m, por lo que son lo suficientemente grandes para superar la mayor parte de los obstáculos que encuentran.
2.    porque una onda sonora topa con un pequeño agujero y lo atraviesa.
La cantidad de difracción estará dada en función del tamaño de la propia abertura y de la longitud de onda.
§  Si una abertura es grande en comparación con la longitud de onda, el efecto de la difracción es pequeño. La onda se propaga en líneas rectas o rayos, como la luz.
§  Cuando el tamaño de la abertura es menor en comparación con la longitud de onda, los efectos de la difracción son grandes y el sonido se comporta como si fuese una luz que procede de una fuente puntual localizada en la abertura

INTERFERENCIA:
 la interferencia es cualquier proceso que altera, modifica o destruye una onda durante su trayecto en el medio en que se propaga. La palabra destrucción, en este caso, debe entenderse en el sentido de que las ondas cambian de forma al unirse con otras; esto es, después de la interferencia normalmente vuelven a ser las mismas ondas con la misma frecuencia.

cuando la cresta de una onda se superpone a la cresta de otra, los efectos individuales se suman. el resultado es una onda de mayor amplitud. A este fenómeno se le conoce como inferencia constructiva, o el refuerzo, en donde se dice que las ondas están en fase.

Cuando la cresta de una onda se superpone al valle de otra, los efectos individuales reducen. La parte alta de una onda llena simplemente la parte baja de la otra. A este fenómeno se le llama interferencia destructiva, o cancelación, donde decimos que las ondas están en fase.
La interferencia es un fenómeno característico de todo movimiento ondulatorio, trátese de ondas en le agua, ondas sonoras u ondas de luz. 


OPTICA

Óptica:

Es la rama de la física que estudia el comportamiento de la luz, sus características y sus manifestaciones. Abarca el estudio de la reflexión, la refracción, las interferencias, la difracción, la formación de imágenes y la interacción de la luz con la materia. Estudia la luz, es decir cómo se comporta la luz ante la materia

Existen dos ramas principales:
*una de ellas concierne la naturaleza y las Propiedades de la misma luz.
*Otra se dedica a estudiar las propiedades de lentes, espejos y otros aparatos y procesamientos de datos ópticos.

Las lentes son objetos transparentes, limitados por dos superficies, de las que al menos una es curva.
Las lentes más comunes se basan en el distinto grado de refracción que experimentan los rayos de luz al incidir en puntos diferentes de la lente. Entre ellas están las utilizadas para corregir los problemas de visión en gafas, anteojos o lentillas. También se usan lentes, o combinaciones de lentes y espejos, en telescopios y microscopios. El primer telescopio astronómico fue construido por Galileo Galilei usando una lente convergente (lente positiva) como objetivo y otra divergente (lente negativa) como ocular.

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.


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.

Espejos:

Un espejo plano es una superficie plana muy pulimentada que puede reflejar la luz que le llega con una capacidad reflectora de la intensidad de la luz incidente del 95% (o superior) .

Los espejos planos se utilizan con mucha frecuencia. Son los que usamos cada mañana para mirarnos. En ellos vemos nuestro reflejo, una imagen que no está distorsionada.
Una imagen en un espejo se ve como si el objeto estuviera detrás y no frente a éste ni en la superficie.



El sistema óptico del ojo recoge los rayos que salen divergentes del objeto y los hace converger en la retina.

El ojo identifica la posición que ocupa un objeto como el lugar donde convergen las prolongaciones del haz de rayos divergentes que le llegan. Esas prolongaciones no coinciden con la posición real del objeto. En ese punto se forma la imagen virtual del objeto.

La imagen obtenida en un espejo plano no se puede proyectar sobre una pantalla, colocando una pantalla donde parece estar la imagen no recogería nada. Es, por lo tanto virtual, una copia del objeto "que parece estar" detrás del espejo.
El espejo sí puede reflejar la luz de un objeto y recogerse esta sobre una pantalla, pero esto no es lo que queremos decir cuando afirmamos que la imagen virtual no se recoge sobre una pantalla. El sistema óptico del ojo es el que recoge los rayos divergentes del espejo y el cerebro interpreta como procedentes de detrás del espejo (justo donde se cortan sus prolongaciones).

La imagen formada es:

simétrica, porque aparentemente está a la misma distancia del espejo
virtual, porque se ve como si estuviera dentro del espejo, no se puede formar sobre una pantalla pero puede ser vista cuando la enfocamos con los ojos.
del mismo tamaño que el objeto.
derecha, porque conserva la misma orientación que el objeto.

Espejo curvo:


Según la forma de la superficie pulimentada de los espejos curvos, estos pueden ser esféricos, parabólicos, etc. 
Los espejos esféricos tienen forma de casquete (una parte de una esfera hueca):
Pueden ser cóncavos o convexos.
El espejo es cóncavo si la parte plateada (pulimentada) es la interior del casquete y es convexo si la parte plateada (pulimentada) es la  exterior del casquete.


PARTES DE UN ESPEJO CURVOS:

  • Centro de curvatura del espejo. Es el centro de la esfera a la que pertenece el casquete espejo. En la figura es el punto C .
  • Centro de figura del espejo. Es el polo o centro geométrico del casquete. El punto A de la figura.
  • Eje principal. Es la recta que pasa por el centro de curvatura del espejo y por el centro de figura. Queda definido por la recta CA.
  • Eje secundario. Es cualquier recta que pasa por el centro de curvatura. Existen infinitos ejes secundarios. En la figura se ve el marcado por la recta CB.
  • Foco principal del espejo. Es un punto del eje principal en el que se cortan, una vez reflejados, los rayos que llegan al espejo paralelos al eje principal.



Para espejos de radio de curvatura pequeño (muy cerrados), el foco principal se encuentra a la mitad de la distancia entre el centro de curvatura y el de la figura.


El espejo cóncavo es un dispositivo óptico que puede formar imágenes sobre una pantalla debido a la reflexión de la luz que procede de la superficie de un objeto.



En los espejos convexos el foco es virtual (está situado a la derecha del centro del espejo, distancia focal positiva). Los rayos reflejados divergen y solo sus prolongaciones  se cortan en un punto sobre el eje principal.



Los espejos ofrecen frente a las lentes una serie de ventajas que permiten usarlos en determinados instrumentos ópticos: no muestran aberración cromática y solo es preciso pulir una superficie curva (mientras que en las lentes deben pulirse dos).



lunes, 3 de octubre de 2011

microscopio casero

INTRODUCCIÓN:

Es un instrumento que permite observar objetos que son demasiado pequeños para ser vistos a simple vista. El tipo más común y el primero que se inventó es el microscopio óptico. Se trata de un instrumento óptico que contiene dos o más lentes que permiten obtener una imagen aumentada del objeto y que funciona por refracción. 

La ciencia que investiga los objetos pequeños utilizando este instrumento se llama microscopia.
El microscopio fue inventado hacia los años 1610, por Galileo Galilei, según los italianos, o por Zacharias Janssen.



En 1665 Hooke observó con un microscopio un delgado corte de corcho y notó que el material era poroso, en su conjunto, formaban cavidades poco profundas a modo de celditas a las que llamó células. Se trataba de la primera observación de células muertas. Unos años más tarde, Malpighi, anatomista y biólogo italiano, observó células vivas. Fue el primero en estudiar tejidos vivos al microscopio.



MATERIAL:

1°.-  3  UN TUBOS DE CARTÓN DE DIFERENTE             TAMAÑOS
2°.- PAPEL CORRUGADO
3°- DOS LUPAS
4°.- PINTURAS:
-AMARILLA
 -CAFE
-ROSA
-NARANJA
-NEGRA
5°.- SILICON Y PISTOLA DE SILICON
6.°- 1 PINCEL


DESARROLLO:

1.- LO PRIMERO QUE HACEMOS ES TOMAR EL PRIMER TUBO EL MAS GRANDE Y PINTARLO DE COLOR AMARILLO.

2.- TOMAMOS EL PAPEL CORRUGADO Y HACEMOS DOS CILINDROS PEQUEÑOS

3.-HACEMOS UN CONO CON EL PAPEL CORRUGADO CON LA ESQUINA MOCHA QUE SIMULARA LA PUNTA DE NUESTRO LÁPIZ



4.-INTRODUCIMOS LA LENTE DE LA LUPA EN EL CONO Y LO PEGAMOS AL TUBO POR UN EXTREMO


5.-COLOCAMOS LOS CILINDROS QUE CREAMOS EN EL PASO 2 EN LA OTRA PARTE UNO DENTRO DEL OTRO.



6.- COLOCAMOS LA LENTE DENTRO DE UNO DE LOS CILINDROS QUE COLOCAMOS EN LA PARTE SUPERIOR DEL TUBO.



7.- UNA VES PEGADO TODOS ESO PROCEDEMOS A PEGAR LOS DOS CILINDROS A LA BASE Y AL MICROSCOPIO CON AYUDA DEL SILICON.



8.-UNA BES PEGADOS PINTAMOS LAS PARTES DEL MICROSCOPIO CON LAS PINTURAS Y EL PINSEL, DETALLAMOS PARA DARLE APARIENCIA DE LAPIZ Y LSITO TENEMOS UN MICROSCOPIO CON FORMA DE LÁPIZ.



AQUÍ LES DEJO EL VÍDEO PARA QUE VEAN EL PROCESO CREATIVO DEL MICROSCOPIO CASERO.