Fisica Modrna
Páginas: 33 (8192 palabras)
Publicado: 28 de noviembre de 2012
CAPITULO 1
ENERGIA RADIANTE
1.1- LA LUZ Y LA RADIACIÓN TERMICA
Es sabido que si se somete un cuerpo a la acción -por ejemplo- de los rayos solares, éste aumenta su temperatura; ello nos conduce a considerar la luz visible como un transporte de energía.
Si se obtiene mediante un prisma el espectro de la luz (ver apéndice1), se encuentra que el mismo seextiende hacia ambos lados de la banda visible en los denominados rayos infrarrojos y ultravioletas, en los cuales también se manifiesta la presencia de energía al calentar cuerpos, impresionar placas fotográficas, etc.
Lambert y Pictet demostraron que la propiedad de radiar energía no es exclusiva de aquellos cuerpos que emiten luz visible. Para ello tomaron dos espejos cóncavos -fig. 1-1-colocando un termómetro en el foco A y un cuerpo cualquiera a temperatura [pic] en el foco [pic]
[pic]
“Fig. 1-1”
Colocando el cuerpo [pic] a distintas temperaturas comprobaron que si [pic] era mayor que la temperatura ambiente [pic], la temperatura [pic] del termómetro aumentaba, pero si [pic], [pic] disminuía.
En la primer comprobación [pic], el flujo neto deenergía es de [pic] hacia [pic], dado que [pic] aumenta, mientras que en la segunda [pic]debe ser de [pic] hacia [pic]. Sin embargo en ambos casos la temperatura inicial del termómetro es la misma y si en el segundo está evidentemente radiando energía (flujo [pic]), lo debe de estar haciendo en el primero (parte de las mismas condiciones iniciales, a pesar de lo cual igualmente aumenta su temperaturapues en este caso recibe más energía de la que emite (flujo [pic]).
Por lo tanto podemos decir que “todo sistema material a cualquier temperatura irradia energía” y además que lo está haciendo en forma independiente de los sistemas que lo rodean.
1.2- NATURALEZA Y PROPAGACIÓN DE LA LUZ.
ELECTROMAGNETISMO DE MAXWELL
Desde la época de los griegos se sostuvo que la luzestaba compuesta por corpúsculos que impresionaban nuestros sentidos, hasta que en 1670 Huyghens llegó a la conclusión que para explicar los fenómenos de superposición, interferencia y difracción de la luz era necesaria una propagación ondulatoria de la misma.
El paso más importante para explicar la propagación ondulatoria de la luz fue dado por James Clerk Maxwell, cuando en 1873 presenta suteoría sobre la radiación de ondas electromagnéticas.
Maxwell se propuso determinar la relación de dependencia entre los campos eléctricos y magnéticos variables en el tiempo y es el intentar formular matemáticamente este problema, que se ve obligado a introducir la hipótesis de que no sólo la corriente de conducción, sino también la de desplazamiento pueden producir un campo magnético,resultando el sistema de ecuaciones (ver apénd. [pic]
[pic]
que planteadas para un medio homogéneo en el cual no haya cargas ni corrientes de conductividad, como por ejemplo los espacios interestelares:
[pic]
[pic]
Según las ecs. (1.2-2) un campo magnético variable en el tiempo induce un campo eléctrico y recíprocamente.Una solución simultánea de las (1.2-2) (ver apénd. 2-A2b) nos lleva a que las mismas se satisfacen con ecuaciones de onda que tienen una cierta velocidad de propagación. O sea que un campo eléctrico variable en el tiempo induce un campo magnético pero no en el mismo lugar en que él varía; por lo tanto la energía transferida del campo eléctrico al campo magnético originado se ha trasladadoen el espacio. A su vez el campo magnético inducido por ser variable en el tiempo induce un campo eléctrico en otro lugar y así sucesivamente se van produciendo transferencias de energía entre los campos eléctricos y magnéticos con el resultado que dicha energía se está trasladando.
De acuerdo con la solución de las ecuaciones de Maxwell, si las partículas eléctricas que constituyen la...
ENERGIA RADIANTE
1.1- LA LUZ Y LA RADIACIÓN TERMICA
Es sabido que si se somete un cuerpo a la acción -por ejemplo- de los rayos solares, éste aumenta su temperatura; ello nos conduce a considerar la luz visible como un transporte de energía.
Si se obtiene mediante un prisma el espectro de la luz (ver apéndice1), se encuentra que el mismo seextiende hacia ambos lados de la banda visible en los denominados rayos infrarrojos y ultravioletas, en los cuales también se manifiesta la presencia de energía al calentar cuerpos, impresionar placas fotográficas, etc.
Lambert y Pictet demostraron que la propiedad de radiar energía no es exclusiva de aquellos cuerpos que emiten luz visible. Para ello tomaron dos espejos cóncavos -fig. 1-1-colocando un termómetro en el foco A y un cuerpo cualquiera a temperatura [pic] en el foco [pic]
[pic]
“Fig. 1-1”
Colocando el cuerpo [pic] a distintas temperaturas comprobaron que si [pic] era mayor que la temperatura ambiente [pic], la temperatura [pic] del termómetro aumentaba, pero si [pic], [pic] disminuía.
En la primer comprobación [pic], el flujo neto deenergía es de [pic] hacia [pic], dado que [pic] aumenta, mientras que en la segunda [pic]debe ser de [pic] hacia [pic]. Sin embargo en ambos casos la temperatura inicial del termómetro es la misma y si en el segundo está evidentemente radiando energía (flujo [pic]), lo debe de estar haciendo en el primero (parte de las mismas condiciones iniciales, a pesar de lo cual igualmente aumenta su temperaturapues en este caso recibe más energía de la que emite (flujo [pic]).
Por lo tanto podemos decir que “todo sistema material a cualquier temperatura irradia energía” y además que lo está haciendo en forma independiente de los sistemas que lo rodean.
1.2- NATURALEZA Y PROPAGACIÓN DE LA LUZ.
ELECTROMAGNETISMO DE MAXWELL
Desde la época de los griegos se sostuvo que la luzestaba compuesta por corpúsculos que impresionaban nuestros sentidos, hasta que en 1670 Huyghens llegó a la conclusión que para explicar los fenómenos de superposición, interferencia y difracción de la luz era necesaria una propagación ondulatoria de la misma.
El paso más importante para explicar la propagación ondulatoria de la luz fue dado por James Clerk Maxwell, cuando en 1873 presenta suteoría sobre la radiación de ondas electromagnéticas.
Maxwell se propuso determinar la relación de dependencia entre los campos eléctricos y magnéticos variables en el tiempo y es el intentar formular matemáticamente este problema, que se ve obligado a introducir la hipótesis de que no sólo la corriente de conducción, sino también la de desplazamiento pueden producir un campo magnético,resultando el sistema de ecuaciones (ver apénd. [pic]
[pic]
que planteadas para un medio homogéneo en el cual no haya cargas ni corrientes de conductividad, como por ejemplo los espacios interestelares:
[pic]
[pic]
Según las ecs. (1.2-2) un campo magnético variable en el tiempo induce un campo eléctrico y recíprocamente.Una solución simultánea de las (1.2-2) (ver apénd. 2-A2b) nos lleva a que las mismas se satisfacen con ecuaciones de onda que tienen una cierta velocidad de propagación. O sea que un campo eléctrico variable en el tiempo induce un campo magnético pero no en el mismo lugar en que él varía; por lo tanto la energía transferida del campo eléctrico al campo magnético originado se ha trasladadoen el espacio. A su vez el campo magnético inducido por ser variable en el tiempo induce un campo eléctrico en otro lugar y así sucesivamente se van produciendo transferencias de energía entre los campos eléctricos y magnéticos con el resultado que dicha energía se está trasladando.
De acuerdo con la solución de las ecuaciones de Maxwell, si las partículas eléctricas que constituyen la...
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