Conceptos Clave de Física: Óptica, Cuántica y Nuclear

Óptica y Fenómenos Ondulatorios

Reflexión Total Interna

Se produce cuando el ángulo refractado toma el valor del ángulo límite, es decir, el rayo de luz sale paralelo a la superficie, por lo que no se produce luz refractada.

Defectos de la Visión

• Miopía: Cuando la imagen se forma delante de la retina.
• Hipermetropía: La imagen se forma detrás de la retina.
• Presbicia: Pérdida de la capacidad de enfocar objetos cercanos, relacionada con la edad.
• Astigmatismo: Se trata de un problema de ancho y largo al formar la imagen de un objeto, debido a una curvatura irregular de la córnea o el cristalino.

Potencia Óptica

Es la capacidad de una lente para hacer converger o divergir un rayo incidente. Se mide en dioptrías.

Física Cuántica y Radiación

Principio de Wien

El producto de la longitud de onda máxima de emisión de un cuerpo negro por su temperatura absoluta a la que se reproduce es una constante. Su valor es aproximadamente 2.898 × 10⁻³ m·K.

Hipótesis de Planck

Un cuerpo sólido emite radiación electromagnética al calentarse. Esta radiación es debida a las vibraciones de las partículas cargadas que lo componen (conocidas como osciladores). La energía que aportan los osciladores es un múltiplo de su frecuencia. Los osciladores no pueden poseer cualquier valor de energía, sino solo aquellos que vienen dados por una expresión cuantizada. La energía se emite de forma discreta o discontinua, en paquetes llamados fotones.

Efecto Fotoeléctrico

Según la teoría fotónica de Einstein, es el fenómeno en el cual, al chocar un fotón (partícula que compone la luz y contiene energía) con un electrón de una placa de metal, si este fotón tiene la suficiente energía, desplaza el electrón de su núcleo, llegando a arrancarlo.

En resumen, es la emisión de electrones que produce un metal cuando sobre este incide una radiación electromagnética, generalmente correspondiente al espectro visible o ultravioleta.

Efecto Compton

Si se hace incidir radiación de una determinada longitud de onda contra un electrón, una vez ha incidido, aparece una radiación reflejada con una longitud de onda mayor y formando un ángulo respecto al fotón incidente. Este efecto demuestra que la luz exhibe un fenómeno propio de partículas, no solo de ondas.

Física Nuclear

Defecto de Masa

El núcleo atómico en total tiene menos masa que la suma de las masas de sus neutrones y protones por separado. A esta diferencia se le denomina defecto de masa, y la energía equivalente a esta masa es la energía de enlace nuclear.

Periodo de Semidesintegración

Es el tiempo que una partícula radiactiva tarda en descomponerse a la mitad de las partículas que tenía inicialmente.

Fisión y Fusión Nuclear

• Fisión Nuclear: Un núcleo pesado, por la acción de un proyectil (generalmente un neutrón) con la suficiente energía, se rompe en varios núcleos más ligeros, liberando una gran cantidad de energía.
• Fusión Nuclear: Dos o más núcleos pequeños se juntan para formar un núcleo mayor, liberando también una inmensa cantidad de energía.

Ventajas de la Fusión Nuclear

• Existen muchas reservas de combustible, ya que los isótopos de hidrógeno (deuterio y tritio) se encuentran abundantemente en el agua.
• No produce residuos radiactivos de larga vida.
• Se obtiene mucha más energía por unidad de masa de combustible que en la fisión.