Física del S.XX

INTRODUCCIÓN

Experiencia de Michelson y Morley

Éter no existe

Ftiz Gerald - Lenz

POSTULADOS

Todas las leyes físicas se cumplen por igual en todos los sistemas de referencia inerciales

La velocidad de la luz en el vacío (c) es igual para todos los sistemas de referencia inerciales, independientemente del movimiento relativo entre fuente y observador

CONSECUENCIAS

Dilatación del tiempo

Δt = Δt'/(raiz(1-(v2/c2)))

t0= Δt'

Caso de los gemelos

Contracción de la longitud

ΔL = ΔL'/(raiz(1-(v2/c2)))

L0= ΔL

Viaje de los muones

DINÁMICA RELATIVISTA. MASA Y MOMENTO

Ec=1/2 mv2

Δm = Δm'/(raiz(1-(v2/c2)))

Erelat=Ec+E0

E=mc2

E0=m0*c2

Ec=Erelat - Ereposo

Ec=mc2-m0*c2

Ec=Δm*c2

INTRODUCCIÓN

Paso de mecánica clásica a cuántica ==> paso del determinismo al probabilismo

F. clásica

Mecánica de Newton

Electrodinámica de Maxwell

Termodinámica de Clausius y Boltzman

No pueden explicar

Radiación del cuerpo negro

Efecto fotoeléctrico

Expectros atómicos

RADIACIÓN DEL CUERPO NEGRO

Cuerpo negro: Objeto que toda la radiación que le llega la absorve.

Ley de Stefan-Boltzman

I=P/S=αT4

Ley de Wien

λmax*T=2.898-10-3m*k

Planck

Partículas solo pueden absorber y emitir en una frecuencia determinada

E=h*frecuencia

Quanto

h=6.626*10-34

La energía se intercambia de forma discreta (paquetes)

EFECTO FOTOELÉCTRICO

Fenómeno mediante el cual la luz, al incidir sobre un metal, le arranca electrones.

Los electrones arrancados son fotoelectrones

Leyes experimentales

∃ fotocorriente si frec ≥ frec umbral

I de fotocorriente depende de V

I max = I saturación

I=0 cuando V=-V0 (potencial de frenado)

V0 no depende de I, solo de la frecuencia

Ec no depende de I, solo de la frecuencia

El efecto es instantáneo

Eγ = W0+Ec

Einstein creía que la luz está formada por fotones (paquetes)

Eγ= Energia del fotón

W0=trabajo de extracción del electrón

h*frec = h*frec0 + 1/2 mv2max

h*frec = h*frec0 + q*V0

1Å=1*10-10m

e*v0=1/2 mv2max

ESPECTROS ATÓMICOS. EXPLICACIÓN DE BOHR

Espectro: Estudia la energía absorbida o emitida por un átomo cuando interacciona con el campo electromagnético de la radiación

En un átomo, un electrón solo se puede mover por unas órbitas sefinidas

Efotón = Ec-Ep=ΔE=h*frec

DUALIDAD ONDA-PARTÍCULA. HOPÓTESIS DE DE BROGLIE

Einstein dice que la luz tiene naturaleza dual

E=h*frec=mc2

h/frec = p

De Broglie dice que todos los sistemas físicos tienen naturaleza dual.

PRINCIPIO DE INCERTIDUMBRE DE HEISEMBERG

Para medir algo hay que interactuar con él

cambio en el sistema

Δx * Δp ≥ h/4π

Δx = indeterminación en la posición

Δp= indeterminación en el momento lineal

Si Δx=0

Δp=∞

Si Δp=0

Δx=∞

Δx o Δp no pueden ser "0" exactos

No podemos medir a la vez con precisión la posición y la velocidad de una partícula

Paso del determinismo al probabilismo

EL NÚCLEO ATÓMICO. CARACTERÍSTICAS

Nomenclatura

Nombre del elemento=X

Nº protones (+)=Nº atómico=Z

Nº neutrones (q=0) =N

Nucleones=Nº másico=Z+N=A

Masa

Unidad de masa atómica (u)

1u=1/12 m(126C)

1u=1.66*10-27 kg

1 mol=NA=6.022*1023 partículas

1 mol es la cantidad de sustancia cuya masa en gramos coincide con su peso atómico/molecular

1Z≈1N≈u

Tamaño

r≈1'2A1/3 fm

fm=fermi=10-15

Densidad

m/v

densidad muy alta en el núcleo

Densidad no muy alta en todo el átomo

ESTABILIDAD NUCLEAR. ENERGÍA DE ENLACE NUCLEAR

Fuerza nuclear fuerte

Impide que los núcleos sean inestables por la repulsión de los protones

Características

Muy intensa

Corto alcance

Entre nucleones

Un núcleo es más estable conta menos energía tiene

Al formar un núcleo se pierde masa, que es energía liberada

E=Δm*c2

LA RADIACTIVIDAD NATURAL. TIPOS DE EMISIÓN

Radiación α

21283Bi==>42α+20881Tl

42α=42He

Radiación γ

23892U==>γ

Radiación β

20881Tl==>0-1e- +20882Y+00antineutrino

10n==>11p+0-1e+00antineutrino

Fuerza nuclear débil

Desintegra neutrones

Muy corto alcance

Leyes de Soddy-Fajans

α

AZX==>A-4Z-2Y+42α

β-

AZX==>AZ+1X+0-1e++00antineutrino

β+

AZX==>AZ-1X+01e++00antineutrino

γ

AZX*==>AZX+γ

*=exceso de energía

LEYES DE DESINTEGRACIÓN RADIACTIVA

Emisión radiactiva=probabilístico

-dN=λNdt

dN=Nº núcleos convertidos

λ=cte radiactiva

N=Nº de núcleos

Actividad=λN

[act]=bq o ds/s

1Ci=3.7*1010Bq

A=A0e-λt

N=N0e-λt

Periodo de semidesintegración

T=ln2/λ

Vida media

τ=1/λ

REACCIONES NUCLEARES

X+a==>Y+b

a=proyectil

X+a==>X(a,b)Y

Otra nomenclatura

Tipos

Transmutación

147N(42α,11p)178O

Difusión

X=Y a=b

Captura radiactiva

X(n,γ)Y

Radiactividad

X(-,b)Y

No tiene proyectil

Fisión

a=altas energías

b= núcleo pesado

Fusión

X y a = núcleos ligeros

Estudio energético

Conservación de la energía

E=m0c2

Solo por tener masa, tiene energía

Δmc2=Q

Q=factor Q

Q>0 ==> Δm>0 ==> pierde masa ==> exoenergética

Q<0 ==> Δm<0 ==> gana masa ==> endoenergética

Q=0 ==> difusión elástica

p=cte