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FÍSICA S.XX

A lo largo del siglo XX, la física experimentó avances significativos, especialmente en el ámbito de la física cuántica. Un concepto esencial introducido en esta época es la dualidad onda-partícula, propuesta por Louis de Broglie, que sugiere que todas las partículas en movimiento tienen propiedades ondulatorias.

FÍSICA S.XX

FÍSICA S.XX

Física cuantica

Interpretación de Planck

Efecto fotoeléctrico

Se llama fenómeno fotoeléctrico al fenómeno mediante el cual la luz, al incidir sobre un metal, le arranca electrones.


Se llama trabajo de extracción (Wextracción) a la energía mínima que deben tener los fotones de la radiación para provocar efecto fotoeléctrico.


Ecuación Einstein fenómeno fotoeléctrico:


E(fotón incidente) = W(extracción) + Ec(electrón arrancado)


Espectros atómicos. Explicación de Bohr

Un espectro atómico es el registro de la radiación emitida o absorbida por un átomo


Modelo atómico de Bohr

Primer postulado: Los electrones describen órbitas circulares en torno al núcleo del átomo sin irradiar energía.


Segundo postulado: Las únicas órbitas permitidas para un electrón son aquellas para las cuales el momento angular del electrón sea un múltiplo entero de \hbar ={h \over 2\pi }

Esta condición matemáticamente se escribe:

L=m_evr=n\hbar


Tercer postulado: El electrón solo emite o absorbe energía en los saltos de una órbita permitida a otra. En dicho cambio emite o absorbe un fotón cuya energía es la diferencia de energía entre ambos niveles. Este fotón, según la ley de Plank tiene una energía:

E_{{\gamma }}=h\nu =E_{{n_{f}}}-E_{{n_{i}}}


Dualidad onda-partícula. Hipótesis de Broglie

Toda partícula que se mueva lleva asociada una onda cuya longitud de onda viene dada por la expresión:


Principio incertidumbre de Heinsenberg

El principio de incertidumbre nos dice que no podemos medir simultáneamente y con infinita precisión un par de magnitudes conjugadas. Es decir, nada impide que midamos con precisión infinita la posición de una partícula, pero al hacerlo tenemos infinita incertidumbre sobre su momento.


Física nuclear

Reacciones de fisión y fusión Fisión nuclear. Reactores nucleares Fusión nuclear Radioisótopos y sus aplicaciones
Estudio energético

La cantidad de energía liberada o absorbida en una reacción (en el sistema de referencia del centro de masas) se denomina valor Q de la reacción. Este valor Q es igual al producto de c2 por la diferencia de masas. Cuando en una reacción nuclear se libera energía se dice que la reacción es exotérmica: la masa de las partículas incidentes es mayor que la de las partículas resultantes y el valor Q es positivo. Si la masa total de las partículas incidentes es menor que la de las partículas resultantes, debe aportarse energía para que la reacción se verifique y se dice que la reacción es endotérmica. El valor Q de la reacción endotérmica es negativo. En general se cumple:


Fusión

En la fusión nuclear dos núclidos se fusionan para dar un núclido más pesado.

Radioactividad
Fisión

La fisión nuclear es un proceso mediante el cual un núcleo se rompe para dar dos núcleos más ligeros (isótopos del Sr y del Xe), emitiendo, además, neutrones, partículas beta y rayos gamma.

Captura radioactiva
Difusion
Transmutación
Reacción nuclear
Radioactividad Artificial
Cinética de la desintegración radioactiva

Fórmulas:


N = N0 .e -λ.t A = A0 .e -λ.t M = m0 .e -λ.t -- LEY DE DESINTEGRACIÓN



N = m . NA / M NA (Nº. de Avogadro: átomos/mol) y M (masa molar: g/mol)


A = λ . N (A: unidad S.I.: Bq = 1 des./s) -- RELACIÓN ENTRE A Y N


T1/2 = ln 2/λ -- PERÍODO DE SEMIDESINTEGRACIÓN


Τ = 1/λ -- VIDA MEDIA 

La radioactividad natural. Tipos de emisión

Proceso por el cual los núcleos atómicos de ciertas sustancias emiten radiación de manera espontanea y se transforman en núcleos de elementos diferentes, o bien en núcleos del mismo elemento en un estado de menor energía.

Leyes de Rutherford y Soddy






En realidad, Z puede crecer en una unidad (emisión b-) o decrecer en una unidad (emisión b+). El ejemplo más simple de emisión beta es la desintegración del neutrón libre en un protón más un electrón. La energía de desintegración es 0.782 MeV, que es la diferencia entre la energía en reposo del neutrón y la del protón más el electrón:



en la cual se libera también un antineutrino electrónico. En la desintegración b+ un protón se convierte en un neutrón con la emisión con la emisión de un positrón (y un neutrino). Un protón libre no puede desintegrarse con emisión de un positrón debido a la conservación de la energía (la masa en reposo del neutrón más la masa del positrón es superior a la del protón), pero considerando los efectos de la energía de enlace es posible la desintegración de un protón dentro de un núcleo:



Estabilidad nuclear. Energía de enlace nuclear
Energía de enlace nuclear



Es la energía de enlace nuclear total de un núcleo de un átomo de masa atómica MA, que contiene Z protones y N neutrones.


Es decir, cuando dos o más nucleones se fusionan entre sí para formar un núcleo la masa total decrece y se desprende energía. Inversamente, para dividir un núcleo en sus partes debe añadirse energía al sistema que se invierte en incrementar la masa en reposo.

El núcleo Atómico







Relatividad

Contracción de la longuitud
Aumento de la masa
Dilatación del tiempo
Energía cinética relativista

E = Ec + E0 m.c2 =½. m0.v2 + m0. c2

Energía relativista total

E = m . c2

Energía e reposo

E0 = m0 . c2

Principio especial de relatividad
Las leyes de las física son las mismas en todos los sistemas de referencia