Teoría de Física 4
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? Fenómeno: Experimento de Michelson y Morley para determinar la velocidad de la Tierra en el sistema de referencia del éter basándose en las característica atribuidas a la luz. Vieron que la velocidad de la luz es constante e independiente del movimiento del observador y del movimiento de la fuente; es decir, no depende del sistema referencia, lo que chocaba con la concepción del movimiento. Visión de la física clásica: La visión de los físicos del siglo XIX les hizo formular hipótesis sobre la naturalez de la luz basadas en una comparación de la luz con las ondas mecánicas conocidas en ese momento, como el sonido. De estas hipótesis surge la necesidad de suponer la existencia de una sustancia llamada éter: un medio material que llenaba el espacio y penetraba todos los cuerpos. El éter no debía de tener masa, ya que la luz viaja por el espacio, y debía de tener propiedades elásticas, igual que los sólidos, puesto que transmitía las vibraciones transversales inherentes al movimiento ondulatorio de la luz. Explicación que da la física moderna: Teoría especial de la relatividad de Einstein, con sus dos postulados: 1)Las leyes de la física son las mismas en todos los sistemas de referencia inerciales. De este postulado se desprende que no existe ningún sistema de referencia especial (sistema del éter) para los fenómenos electromagnéticos y que todos los sistemas de referencia inerciales son quivalentes en la descripción de cualquier fenómeno físico. 2)La velocidad de la luz es la misma en todos los sistemas de referencia inerciales, cualquiera que sea la velocidad de la fuente. Nuevas ramas de la física: Relatividad. ? Fenómeno: Radiación térmica del cuerpo negro. Un cuerpo negro es un cuerpo que absorve toda la radiación que llega. Como consecuencia, su temperatura aumenta hasta el punto en que empieza a emitir radiación hacia el exterior. Además, en un cuerpo negro esta radiación solo depende de la temperatura y no de su composición. Debido a que la radiación térmica que emite no es visible a temperaturas ordinarias, se ve de color negro. Sin embargo, como la radiación térmica emitida por un cuerpo negro depende de la temperatura, su color no es siempre negro. Primero emite radiación infraroja, que no vemos, luego, a medida que aumenta la temperatura, va adquiriendo un color rojizo, para llegar luego a blanco, o incluso, blanco azulado. Visión de la física clásica: Se observaba que la longitud de onda máxima (la que corresponde a la mayor energía emitida) es inversamente proporcional a la temperatura. "Catástrofe del ultravioleta". La física clásica para explicar la radiación del cuerpo negro, predecía que la energía de la radiación debía aumentar indefinidamente al disminuir la longitud de onda, mientras que experimentalmente se había comprobado cómo la energía tendía a cero para longitudes de ondas muy cortas, como la del ultravioleta. (1eV=1.6x10e-19 J). Explicación que da la física moderna: Hipótesis de Planck: -Los átomos que emiten la radiación se comportan como osciladores armónicos. -Cada oscilador absorve o emite energía de la radiación en una cantidad proporcional a su frecuencia de oscilación, f: Eo=hf (h=60625x10e-34). Así, la energía total emitida o absorvida por cada oscilador atómico sólo puede tener un número entero n de porciones de energía Eo: E=nEo=nhf (para n=1,2,3...). Los paquetes de energía hf se llamaron cuantos, de manera que la energía de los osciladores está cuantizada y n es un número cuántico. Al desarrollar esta hipótesis cuántica, Planck obtuvo una expresión que le permitió explicar la distribución de energías observada experimentalmente. Nuevas ramas de la física: Mecánica cuántica.