La óptica física es la rama de la física que toma la luz como una onda y explica algunos fenómenos que no se podrían explicar tomando la luz como un rayo. Estos fenómenos son
Difracción: es la capacidad de las ondas para cambiar la dirección alrededor de obstáculos en su trayectoria, esto se debe a la propiedad que tienen las ondas de generar nuevos frentes de onda.
· Polarización: es la propiedad por la cual uno o más de los múltiples planos en que vibran las ondas de luz se filtra impidiendo su paso. Esto produce efectos como eliminación de brillos.
La física óptica, o ciencia óptica, es un subcampo de la física atómica, molecular y óptica. Es el estudio de la generación de la radiación electromagnética, las propiedades de esa radiación, y la interacción de esa radiación con la materia, especialmente su manipulación y control.
NATURALEZA DE LA LUZ
La energía radiante tiene una naturaleza dual, y obedece a leyes que pueden explicarse a partir de una corriente de partículas o paquetes de energía, los llamados fotones, o a partir de un tren de ondas transversales (Movimiento ondulatorio).
POLARIZACIÓN DE LA LUZ
Los átomos de una fuente de luz ordinaria emiten pulsos de radiación de duración muy corta. Cada pulso procedente de un único átomo es un tren de ondas prácticamente monocromático (con una única longitud de onda)
INTERFERENCIA Y DISTRACCIÓN
Cuando dos haces de luz se cruzan pueden interferir, lo que afecta a la distribución de intensidades resultante. La coherencia de dos haces expresa hasta qué punto están en fase sus ondas. Si la relación de fase cambia de forma rápida y aleatoria, los haces son incoherentes.
EMISIÓN ESTIMULADA
Los átomos de una fuente de luz corriente (como una bombilla incandescente, una lámpara fluorescente o una lámpara de neón) producen luz por emisión espontánea, y la radiación que emiten es incoherente. Si un número suficiente de átomos absorben energía de manera que resultan excitados y acceden a estados de mayor energía en la forma adecuada,puede producirse la emisión estimulada.
Campo eléctrico. Toda región del espacio que rodea una carga eléctrica estática, tal que al acercar otra carga eléctrica positiva de prueba, se manifiesta una fuerza de atracción o de repulsión. El campo eléctrico se manifiesta alrededor del espacio volumétrico de una carga electrostática como un campo de fuerzas conservativas, el cual se puede detectar mediante la ubicación de una carga positiva de prueba en esta región. El campo eléctrico es una cantidad vectorial y por lo tanto tiene magnitud, dirección y sentido.
conceptos generales
Michael Faraday fue el primero a proponer el concepto de campo eléctrico y también contribuyó con otros trabajos para el electromagnetismo, posteriormente este concepto fue mejorado con los trabajos de Maxwell quien fue discípulo de Faraday.
El concepto de campo eléctrico surgió de la necesidad de explicar la acción de fuerzas a distancia. El campo eléctrico existe en una región del espacio cuando, al colocar una carga eléctrica en esta región, tal carga es sometida a una fuerza eléctrica.
El campo eléctrico puede ser comprendido como una entidad física que transmite a todo el espacio la información de la existencia de un cuerpo electrificado y al colocar otra carga en esta región, será constatada la existencia de una fuerza de origen eléctrico actuando sobre esta carga.
Definición matemática
Campo eléctrico producido por un conjunto de cargas puntuales.
Matemáticamente se describe como un campo vectorial en el cual una carga eléctrica puntual de valor (q) sufre los efectos de una fuerza eléctrica (F) dada por la siguiente ecuación:
Donde (E) es la sumatoria vectorial de la intensidad de cada una de las cargas puntuales presentes en la gráfica. La fuerza a la que la carga queda sometida será de atracción o de repulsión, dependiendo del signo de dicha carga. La dirección del vector campo eléctrico tendrá la misma dirección de la recta que une el punto considerado y la carga generadora.
La unidad del campo eléctrico en el Sistema Internacional de Unidades es: Newton por Culombio (N/C), Voltio por metro (V/m) o, en unidades básicas, kg·m·s−3·A−1 y la ecuación dimensional es MLT-3I-1.
Líneas de fuerzas
Representación del campo eléctrico creado por dos cargas positivas de igual magnitud y por un dipolo eléctrico.[1]
Faraday durante sus investigaciones consideró que el campo eléctrico por sus propiedades físicas podía ser representado mediante líneas imaginarias de fuerza, las cuales son radiales a las cargas eléctricas pero tangentes a la dirección del campo eléctrico para cualquier punto, de esta manera explicó la existencia de la fuerza de atracción o de repulsión cuando interactúan cuerpos electrizados.
De sus investigaciones, Faraday comprobó experimentalmente que las líneas de fuerza emergen o salen de las cargas eléctricas positivas, pero inciden o entran a las cargas eléctricas negativas, como resultado de sus estudios experimentales, en 1934 Faraday concluyó que las líneas de fuerza tienen las siguientes propiedades físicas:
Las líneas de fuerza del campo eléctrico salen de las cargas eléctricas positivas y entran a las cargas eléctricas negativas.
En cada punto del espacio solo pasa una línea de fuerza, pero si se cruzan dos o mas, entonces deberá calcularse la línea de fuerza resultante a través de una suma vectorial.
La densidad de líneas de fuerza de campo eléctrico es proporcional a la intensidad de campo eléctrico a la que llamó Flujo Eléctrico.
Espectro del campo eléctrico
Con base a las conclusiones obtenidas por Faraday, el espectro del campo eléctrico se puede definir como: la representación gráfica del campo eléctrico para cada una de las cargas eléctricas.
Ley de los signos
Estable que: al interactuar dos cargas eléctricas del mismo signo se ejerce una fuerza de repulsión mientras que si las cargas son de signo contrario se manifiesta una fuerza de atracción.
Intensidad del campo eléctrico
La intensidad del campo eléctrico (E) representa la cuantificación o magnitud del campo eléctrico, y se define como la fuerza que experimenta una carga eléctrica de prueba positiva (q), colocada en un punto dentro del campo eléctrico.
La intensidad del campo eléctrico es una cantidad vectorial, porque resulta de dividir una cantidad vectorial que es la fuerza entre una cantidad escalar, que es la carga eléctrica.
Carga eléctrica puntual
Es la consideración de concentración de toda la carga eléctrica de un cuerpo electrizado en un solo punto del propio cuerpo. Esta consideración solo se hace para efecto de estudio y de cálculos, porque en realidad la carga eléctrica se distribuye uniformemente en toda la superficie exterior del cuerpo.
Ley de Coulomb
La ley de Coulomb, que establece cómo es la fuerza entre dos cargas eléctricas puntuales, constituye el punto de partida de la Electrostática como ciencia cuantitativa.
Fue descubierta por Priestley en 1766, y redescubierta por Cavendish pocos años después, pero fue Coulomb en 1785 quien la sometió a ensayos experimentales directos.
La Ley de Coulomb dice que:«la fuerza electrostática entre dos cargas puntuales es proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa, y tiene la dirección de la línea que las une. La fuerza es de repulsión si las cargas son de igual signo, y de atracción si son de signo contrario
El campo magnético B es una magnitud vectorial. Puede estar producido por una carga puntual en movimiento o por un conjunto de cargas en movimiento, es decir, por una corriente eléctrica.
La unidad de campo magnético en el Sistema Internacional es el tesla (T). Un tesla se define como el campo magnético que ejerce una fuerza de 1 N (newton) sobre una carga de 1 C (culombio) que se mueve a velocidad de 1 m/s dentro del campo y perpendicularmente a las líneas de campo.
El tesla es una unidad muy grande, por lo que a veces se emplea como unidad de campo magnético el gauss (G) que, aunque no pertecece al Sistema Internacional sino al sistema CGS, tiene un valor más acorde con el orden de magnitud de los campos magnéticos que habitualmente se manejan.
1 T = 10.000 gauss
Campo magnético creado por una carga puntual
Cuando una carga q se mueve con una cierta velocidad, como se muestra en la siguiente figura, crea un campo magnético en todo el espacio.
Dicho campo viene dado por la expresión:
Donde,
q es la carga creadora del campo
v es la velocidad de dicha carga
r es la distancia desde el punto donde se encuentra la carga hasta el punto P donde se está calculando el campo
ur es un vector unitario que va desde el punto donde se encuentra la carga hacia el punto donde se calcula el campo
μ0 es una constante denominada permeabilidad del espacio libre. Su valor en el Sistema Internacional es μ0 = 4π 10-7 T m/A
La dirección y el sentido del campo B vienen dados por la regla de la mano derecha, y su módulo es el módulo del producto vectorial.
Cuando la carga q es negativa, el sentido de B es opuesto al que se muestra en la figura. El campo magnético en la dirección del movimiento es nulo, ya que en este caso los vectores v y ur son paralelos y su producto vectorial es cero.
El premio Nobel de Física 2019 fue concedido este martes a los científicos James Peebles, por sus “descubrimientos teóricos en cosmología física” y Michel Mayor y Didier Queloz “por el descubrimiento de un exoplaneta que orbita una estrella del tipo de nuestro sol”, según anunció la academia sueca.
Peebles recibió la mitad del premio, mientras que Mayor y Queloz compartieron la otra mitad.
«Los galardonados de este año han transformado nuestras ideas sobre el cosmos», dijo la Real Academia de Ciencias de Suecia al otorgar el premio de 9 millones de coronas suecas (910.000 dólares).
«Si bien los descubrimientos teóricos de James Peebles contribuyeron a nuestra comprensión de cómo evolucionó el universo después del ‘Big Bang’, Michel Mayor y Didier Queloz exploraron nuestros vecindarios cósmicos en búsqueda de planetas desconocidos. Sus descubrimientos han cambiado para siempre nuestras concepciones del mundo», añadió la nota de la Academia Sueca.
James Peebles es un físico de la Universidad de Princeton, en Estados Unidos; Michel Mayor, es un físico de la Universidad de Ginebra, en Suiza, y Didier Queloz es un astrónomo en Ginebra y en el Laboratorio Cavendish en Cambridge, Gran Bretaña.
El miércoles se dará a conocer el ganador del Nobel de Química, el jueves de Literatura, el viernes de la Paz y el lunes de la próxima semana el premio de Economía.
Una de las novedades de este año es que la Asamblea concederá un doble premio de Literatura por su suspensión el año pasado.
Charlas de Rubén 