Introducción a la Física moderna

Transcripción

1 Intoducción a la Física modena A comienzos del siglo XX, dos evoluciones en Física la Teoía de la Relatividad y la Física uántica. La pimea extiende su ámbito de aplicación a la física de las altas velocidades, la segunda encuenta su aplicación a las dimensiones muy pequeñas (atómicas). La Física Relativista, tabaja con una constante univesal La velocidad de la luz. La física uántica, ompe con conceptos básicos de la física clásica como lo son: ontinuidad de la enegía, deteminismo, distinción ente ondas y patículas.etc La necesidad de la física uántica se manifiesta, po las contadicciones con la física clásica paa explica fenómenos como: La Radiación del cuepo Nego Efecto Fotoeléctico Efecto ompton Espectos de emisión y absoción de la adiación EM po los átomos. El calo específico de los sólidos 1

2 Las ecuaciones de Maxwell(I) intetizan la elación ente campos elécticos y magnéticos: La 1ª Ley viene a se el Teoema de Gauss paa le campo eléctico: esta ley da cuenta de las fuentes del campo eléctico (Las cagas) La segunda es como el teoema de Gauss paa el campo magnético. Indica la ausencia de fuentes y sumideos del campo Magnético. omo las líneas de campo magnético son ceadas, el flujo neto que ataviesa una supeficie ceada es nulo, también se descuelga de aquí la imposibilidad de polos magnéticos aislados La tecea Ley, Equivale a la ley de Faaday : Un campo magnético vaiable, poduce un campo eléctico. La vaiación de B, a tavés de una espia, poduce en esta una coiente inducida, peo paa que en un conducto cicule la coiente elléctica,se necesita un campo que genee la ddp. uata ley Enunciada sin compobación expeimental. Es la ley de Ampee genealizada. Po azones de simetía postula que un campo magnético vaiable poduce un campo eléctico E ds = B ds Q ε = W F dl ξ = = = E dl Q Q dφ d ξ = = B d dt dt d E dl = B d dt v B dl = µ I + µ ε d dt Eds 2

3 Ecuaciones de Maxwell (II) De las ecuaciones de campo eléctico y campo magnético: 1 Q µ Q( v ) E = ; B = 4πε 4π De donde deducimos que los vectoes E y B, son pependiculaes. A pati de las ecuaciones de Maxwell podemos conclui que toda vaiación de E implica una vaiación de B y vicevesa. e puede deduci de ellas que es posible la existencia de campos elécticos y magnéticos en egiones donde no hubiese cagas ni coientes. De donde deducimos que las vaiaciones de campos elécticos y magnéticos pueden popagase po el espacio Las Ondas electomagnéticas son tansvesales y consisten en la popagación, sin necesidad de sopote mateial alguno, de un campo eléctico y un campo magnético pependiculaes ente sí y a la diección de popagación Diección de popagación

4 Ecuaciones de Maxwell(III) La luz es una onda electomagnética. Peo no todas las ondas EM son peceptibles paa el ojo humano. ólo una pequeña zona ente,8 y,4 son capaces de impesiona nuesta etina. Es la luz visible. Radioondas (fecuencia ente.1 y.1 9 Hz) cuben un amplio especto de longitud de onda que va desde las kilométicas en ondas lagas hasta la onda cota. e poducen en un cicuito oscilante (condensado + Bovina) se emplean en adiodifusión y telecomunicaciones. Micoondas ( Hz). e poducen po vibación molecula. e emplean en adioastonomía y comunicaciones. Rayos infaojos ( Hz) e poducen po vibaciones atómicas. e emplean en industia y medicina. Luz Visible(, , Hz) on poducidas po los electones mas extenos de los átomos en vibación. e emplean paa visión, láse, etc..la adiación ola está fomada po un 6% de ayos visibles 7%de infaoja y % de Ultavioleta. Rayos U.V. ( Hz) e poducen po oscilaciones de electones intenos en los átomos. Utilizadas en medicina. Rayos X ( Hz) oscilaciones de electones póximos al núcleo se emplean en medicina.(peligosas) Radiación Gamma(γ) (1 19 Hz y mayoes): on de oígen nuclea, apaecen en eacciones nucleaes muy pejudiciales 4

5 Ecuaciones de Maxwell(IV) Velocidad de las ondas EM Maxwell calculó la velocidad de popagación de las ondas EM (c) los esultados obtenidos han sido: 1 8 c = =.1 ε µ m / sg. Valo que coincide con la de la luz, po lo que supuso que la Luz en una onda EM y popuso una fomulación única paa la luz, la electicidad y el magnetismo fundiéndolos en el Electomagnetismo 5