FIA 0111 martes jueves viernes 7 pm inscripción con Pedro Salas < Astronomía

Transcripción

1 Noticias: Marzo 13: R. Tamayo, S. Gaete Marzo 15: T. Barros, F. Valenzuela Marzo 20: P. Sandoval, J. Rivera, J. Huerta Marzo 22: V. Ortiz, G. Bisso, F. Cameron Marzo 27: M. Lyon, B. Escobar, C. Castillo Marzo 29: H. Herreros, P. Grifferos, G. Ibacache 1

2 FIA laboratorio en el Observatorio UC en Club Santa Martina mini-buses desde frente a Depto Astronomía, San Joaquín, martes, jueves y viernes a las 7 pm, vuelven a las 11 pm, pasando por Escuela Militar y Plaza Italia cada estudiante debe ir una vez durante el semestre inscripción con Pedro Salas <pnsalas@uc.cl> Astronomía FIA Astronomía Jorge Cuadra (P.U. Católica) 2

3 FIA 0111 Evaluación: participación en clase: - preguntas o comentarios interesantes enviarme después de la clase - no hay puntos por asistencia Astronomía FIA Astronomía Jorge Cuadra (P.U. Católica) 3

4 Temario 1. Telescopios 2. Observaciones 3. La Luz FIA Astronomia (P. U. Catolica) 4

5 La Luz (Radiación) 5

6 La Luz La luz tiene distintos colores, que corresponde a longitudes de onda o frecuencias. El espectro abarca mucho más que la luz que podemos ver. 6

7 Distintos tipos de radiación En el IR, los telescopios pueden ver a traves de las nubes oscuras. Óptico Óptico + infrarrojo 7

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10 Otros tipos de luz infrarrojo visible rayos X Nos entregan información complementaria. 10

11 Ondas λ Longitud de onda: distancia entre olas ν Frecuencia: cuántas olas por segundo c Velocidad: qué tan rápido avanzan las olas Amplitud de onda: altura de la ola ν = c/λ para la luz c = ,458 km seg -1 3x10 5 km seg -1 Unidades típicas: ν en Hz = seg -1 (en honor al físico alemán Heinrich Hertz) λ en Å = m (en honor al físico sueco Anders Ångström) λ 11

12 Distintas escalas de la radiación (luz) De izquierda a derecha, ordenadas de menor a mayor frecuencia. 12

13 Velocidad de la luz Al encender la luz, se ilumina instantáneamente toda la habitación? No, demora un tiempo. La luz viaja a una velocidad finita (muy grande, pero finita). En 1676, Ole Rømer calculó que la luz demora 22 min para cruzar 2UA basado en las observaciones de los tiempos de eclipses de los satélites galileanos por Júpiter. c = km s -1 (25% menor que el valor real) Albert Einstein: no sólo la luz viaja a una velocidad finita sino que nada puede viajar más rápido que la luz. 13

14 Naturaleza Ondulatoria de la Luz Christiaan Huygens sugirió en 1678 que la luz se propagaba como una onda. Thomas Young, 1801, demostró la naturaleza ondulatoria de la luz. Hizo el experimento de pasar luz por dos ranuras casi juntas y observó el patrón de interferencia proyectado que resultaba. 14

15 Naturaleza Ondulatoria Lo que sucede es que los dos frentes de onda se difractan y luego interfieren. Al superponerse, partes de esos frentes se suman y partes se restan, dependiendo de la longitud de onda de la luz. 15

16 Naturaleza Ondulatoria Dos propiedades intrínsecas de las ondas: Difracción Interferencia 16

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18 Naturaleza Ondulatoria Dos propiedades intrínsecas de las ondas: Difracción Interferencia 18

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20 Naturaleza Ondulatoria Lo que sucede es que los dos frentes de onda se difractan y luego interfieren. Al superponerse, partes de esos frentes se suman y partes se restan, dependiendo de la longitud de onda de la luz. 20

21 Propagación de la Luz Toda onda se propaga: Las ondas acústicas necesitan un medio para propagarse, y su velocidad depende del medio. Las ondas electromagnéticas no necesitan un medio, se pueden propagar en el vacío, y su velocidad es c km/s. La luz es una onda transversal (oscila en dirección perpendicular a la que viaja). 21

22 Propagación de la Luz Normalmente la luz se propaga en línea recta con velocidad c. El Sol radía en todas direcciones. Entonces, cuando la luz del Sol llega a la Tierra, está distribuida sobre una cáscara esférica de radio 1 UA. La intensidad por unidad de área disminuye como el inverso del área. Brillo aparente de una fuente depende de la cantidad de luz que ha pasado por unidad de área (pupila). 22

23 Propagación de la Luz El brillo de un objeto decrece con el cuadrado de la distancia a la fuente. Muy importante para la astronomía! 23

24 Ejemplo: los paneles solares del rover de la nave Spirit en la superficie de Marte reciben el 43% de la energía solar que recibirían en la Tierra. 24

25 Naturaleza dual de la Luz Albert Einstein, Obtiene el premio Nobel (1921) por la explicación del efecto fotoeléctrico. Él propone que a veces la luz se comporta como onda y otras como partícula. Se basó en la observación de que es posible arrancar electrones de la superficie de metales con haces de ondas cortas mientras con haces de longitudes más largas esto no ocurría ( phet.colorado.edu/en/simulation/photoelectric). Propuso la existencia de los fotones: paquetes de ondas. Fotones de distintas longitudes de onda tienen distintas energías. Los fotones no tienen masa ni carga eléctrica. 25

26 Energía Energía de un fotón está relacionada con su frecuencia. E = hν = hc/λ Constante de Planck h = 6, kg m 2 seg -1 Por ejemplo rayos X más energéticos que luz amarilla. E se puede medir en kg m 2 seg -2 = Joule KW hora electron-volt 26

27 Las ondas de radio son A. un tipo de sonido B. un tipo de luz C. un tipo de espectro D. una corriente de electrones Comparada con la luz roja, la luz azul tiene A. longitud de onda más larga B. frecuencia más baja C. fotones con más energía D. fotones más rápidos 27

28 Naturaleza dual de la Luz E = hν Energía es una propiedad de las partículas Frecuencia es una propiedad de las ondas La luz visible es sólo un tipo de radiación electromagnética. 28

29 Interacción entre materia y luz Materia absorbe energía (calor o luz) y después la emite como luz. Este enfriamiento de la materia forma lo que se llama un espectro térmico. El máximo de este espectro depende de la temperatura. 29

30 Estrellas emiten luz de distintos colores, dependiendo de su temperatura Estrella fría Sol Estrella caliente 30

31 Nosotros estamos a ~ 37ºC, por lo que emitimos luz infrarroja 31