Propagacion Rectilinea de la Luz.

Experimento. Ajústese una lámpara de manera que se obtenga un haz de rayos paralelos y diríjase el haz sobre la superficie de una pantalla. Experimento. Tómense dos pantallas en las que centralmente se ha practicado un orificio y colóquense frente a una fuente de luz de manera que la fuente pueda ser vista. Observación. Para que una persona mirando a través de los orificios pueda ver la fuente de luz, es indispensable que orificios y foco se encuentren en línea recta. Los experimentos anteriores conducen a la siguiente conclusión: La luz se propaga en línea recta

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Mecanica Ondulatoria.

No obstante el enorme impulso que la teoría cuántica dio al problema de la luz, sin embargo la cuestión no quedó del todo resuelta sino que antes bien, surgieron nuevos hechos desconocidos, lo que hizo exclamar a Eddigton: “Cuando agregamos algo a nuestro conocimiento, lo pagamos agregando algo a nuestra ignorancia’?. Ante semejante estado de cosas, él físico francés Luis de la Broglie, en su tesis dé grado, presentada hacia 1923 en una concepción genial enlazó de manera prodigiosa las dos teorías reinantes y como síntesis de sus investigaciones llegó a la conclusión de que en verdad la luz participa dé una doble naturaleza: ondas y corpúsculos, son dos caras de una misma realidad. Al corpúsculo hubo necesidad de asociarle una onda y este enlace quedó formalizado por las estrechas relaciones que advirtió entre magnitudes mecánicas como energía y en cuanto a magnitudes ondulatorias, como frecuencia y longitud de onda. La luz, en estas condiciones consistiría en un enjambre de fotones que ondulando se propagan en el espacio. Esta, es en el fondo la idea de la mecánica ondulatoria; de la fusión de onda y corpúsculo ha nacido la Ondicula.

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Teoria Cuantica.

La teoría ondulatoria bajo la forma de ondas electro- magnéticas, pareció derrotar para siempre a la clásica hipótesis corpuscular hasta el punto que Hertz exclamaba: ‘"La teoría ondulatoria no es una teoría, es una certeza” . Investigando el físico alemán Planck, la forma como se distribuye la energía en la radiación de un cuerpo negro, problema que venía preocupando a destacados científicos sin que se llegara a una solución completamente satisfactoria, en un acto de rebelión, cuyas consecuencias estaba lejos de calcular, introdujo para la energía una estructura granular, afirmando que toda variación de energía debería corresponder a Calores múltiplos de una pequeña cantidad, que hoy se conoce como la constante de Planck o cuantum elemental de energía (h); en otras palabras su postulado fundamental conducía a concebir la energía como la naturaleza discontinua. Hacia 1905, investigando el sabio Einstein, las leyes que regulan el fenómeno fotoeléctrico, esto es, la expulsión de electrones de un conductor por la acción de la luz que incide sobre él, halló que el problema no tenía solución o interpretación si se consideraba la luz como de naturaleza ondulatoria. Dando un salto al pasado y en base a los trabajos de Planck, tuvo la genialidad de considerar la luz como de estructura granular es decir, constituida por corpúsculos esta vez de energía y no de materia como los de Newton, A estos gránulos, siguiendo la expresión introducida por Lewis, los denominó fotones.

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Teoria Electro-Magnetica.

Hasta el momento de aparecer en escena la teoría electro-magnética de la luz, propuesta por Maxwell (1831-1879) la investigación en el campo de la Física se encontraba dominada por una marcada tendencia mecanicista, ya que de acuerdo con la escuela de Newton, todos los fenómenos físicos pretendían explicarse en términos de masa, fuerza y movimiento. En base a las investigaciones de Oersted y Faraday, sobre las relaciones existentes entre electricidad y magnetismo, Maxwell elaboró su teoría partiendo de los siguientes principios fundamentales: a) Toda variación de un campo eléctrico genera un campo magnético y b) toda variación de un campo magnético engendra una corriente eléctrica. Maxwell tuvo la feliz idea de preguntarse, si no era posible que la transmisión de la luz se efectuara mediante las vibraciones de un campo, o en otras palabras, como era su idea dominante, que la óptica no se basara en la mecánica, sino en concepciones diferentes como sería asimilando la luz a fenómenos electro-magnéticos. Conocidas por Maxwell las relaciones entre corrientes e imanes, pensó, que en ausencia de un conductor en el vacío o un dieléctrico cualquiera, las variaciones de un campo magnético deberían engendrar fuerzas electromotrices que originarían corrientes que denominó de desviación, las que deberían poseer cualidades análogas a las corrientes ordinarias que circulan por los conductores y como ellas producir campos magnéticos y fenómenos de inducción. Con la finalidad de calcular la velocidad de propagación de las perturbaciones electro-magnéticas en el vacío, estableció una relación entre la unidad magnética y la […]

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Teoria Ondulatoria.

Fue Cristian Huygens, físico holandés (1629-1695) quien emitió una teoría completamente nueva acerca de la naturaleza de la luz y en su tratado sobre la cuestión afirma: “Si la luz emplea cierto tiempo para recorrer una determinada distancia, resulta que este movimiento comunicado a la materia en la cual se propaga es sucesivo y por consiguiente se difunde como el sonido por superficies esféricas y ondas, y las llamo ondas por su semejanza con las que se forman sobre la superficie del agua cuando se arroja una piedra, ondas que presentan un ensanchamiento sucesivo en forma de círculos, aun cuando la causa sea diferente de las ondas luminosas y estén en una superficie plana” . El sabio holandés en su tratado de la luz, publicado en 1690, imaginando una cierta similitud entre el sonido y la luz, conceptuó que ésta era debida a la existencia de un movimiento ondulatorio que se propagaba en un medio muy especial que llamó ‘"éter” . En base a su teoría, Huygens dio una explicación muy satisfactoria sobre la reflexión y refracción de la luz y un gran triunfo se anotó cuando interpretó en forma clara y concisa la extraña refracción del espato de Islandia, fenómeno que hoy conocemos bajo la denominación de doble refracción. En los albores del siglo XIX la teoría ondulatoria fue sabiamente impulsada por Tomás Young, médico inglés, quien descubrió e interpretó el fenómeno de la interferencia, lo que a la vez permitió explicar el extraño fenómeno observado por Grimaldi, o […]

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Teoria Corpuscular.

Aun cuando algunos filósofos anteriores al célebre físico Isaac Newton (1642-1727) ya habían expresado conceptos acerca del carácter corpuscular de la luz, es verdaderamente a éste, a quien se puede señalar como el primero en expresar en cuerpo de doctrina la teoría corpuscular de la luz. La historia de la óptica arranca en forma sistemática del siglo XVII, sin desconocer el mérito y valor de los trabajos de Descartes (1596-1650) quien en su Dióptrica, obra publicada en 1638. expuso ideas de significativo valor dentro de este campo, ya que sentó las leyes fundamentales sobre fenómenos como: reflexión, refracción y propagación ciencia de sus explicaciones, ya que para interpretar tales fenómenos aceptó que era indispensable introducir ciertos elementos de periodicidad. En esa dirección llegó a suponer que en ciertas circunstancias los corpúsculos experimentaban “accesos de fácil transmisión y de fácil reflexión” . Solo el prestigio de Newton y esa tan pronunciad;! inercia mental del hombre, que opta por dejarse arrastrar por la influencia de la autoridad. antes de razonar por cuenta propia, puede explicar el hecho de que la teoría se impusiera en forma integral durante todo el siglo XVII, salvo honrosas excepciones como Euler, quien desde un principio se mostró decidido partidario de la teoría ondulatoria.

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Teorias acerca de la naturaleza de la luz.

Antes de entrar en el estudio de los fenómenos luminosos, conviene absolver la siguiente pregunta: ¿Qué es la luz? A pesar de la ingente labor de los científicos para contestar el interrogante anterior, la cuestión no ha sido completamente resuelta y aún se mueve dentro del campo de las teorías y es por ello, por lo que en el presente capítulo vamos a referirnos a las principales, así sea en forma breve. Siguiendo el orden cronológico de aparecimiento, cinco han sido las teorías expuestas para explicar la esencia de la luz; en su orden son: a) Teoría emisiva o corpuscular, b) Teoría ondulatoria, c) Teoría electromagnética. d)Teoría cuántica e) Mecánica ondulatoria.

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Resonancia Acustica.

Tómense dos péndulos de igual longitud, suspéndanse a la distancia de 10 centímetros y hágase oscilar uno de ellos. Observación. Al cabo de poco tiempo de estar oscilando el péndulo excitado, el otro empieza a oscilar. Si la experiencia se lleva a cabo con péndulos de distinta longitud, el fenómeno anotado no tiene lugar. Experimento. Colóquense dos cuerdas iguales en un sonómetro y hágase vibrar una de ellas. Al colocar jinetillos de papel sobre la otra, se podrá constatar que la cuerda también está vibrando. Experimento. Tómense dos diapasones idénticos montados sobre sus correspondientes cajas de resonancia y colóquense el uno frente al otro a la distancia de un metro. Por medio de un golpe póngase en vibración el diapasón A por un momento y luego deténgase con la mano, en tales circunstancias acérquese un péndulo de madera al diapasón B, finalmente deténgase éste y obsérvese el A. Los experimentos anteriormente realizados se explican en virtud del fenómeno denominado resonancia, que referido a la acústica consistiría en el refuerzo de un determinado sonido, por las vibraciones sonoras sincrónicas que determina un cuerpo sonoro en otro próximo a él, que tiende a vibrar con la misma frecuencia que éste. El fenómeno de resonancia se puede mostrar también haciendo vibrar un diapasón en la boca de un tubo que contenga agua cuyo nivel puede variarse de altura. Para un cierto valor de la columna de aire, el sonido producido por el diapasón es reforzado, por el que produce el tubo sonoro que […]

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Placas Sonoras

Son láminas de vidrio, latón o acero, cuadradas o rectangulares, fijadas por un pie. La vibración se provoca por medio de un arco de violín o sencillamente con una cuerda de tripa o de nylon. Para analizar las condiciones de vibración se distribuye sobre la superficie de la placa una fina capa de arena. Cuando una placa se hace vibrar, la arena salta en algunos sitios para reunirse en regiones en donde la placa no vibra. Existen por lo tanto regiones de máxima vibración o “vientres” y zonas de vibración nula o sea “zonas nodales” . El aspecto y forma de las líneas nodales, depende de la manera como se excite la vibración. S i por ejemplo al vibrar una placa cuadrada, se aplica un dedo en uno de los vértices, las líneas nodales vienen a corresponder a las diagonales; variando la posición del dedo se forma una serie de figuras muy variadas, que reciben la denominación de figuras de CLADNI, por ser este físico quien se ocupó preferentemente del estudio de la vibración en placas.

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Armonicos en los Tubos Cerrados.

Cuando en un tubo cerrado se inyecta aire suavemente se produce el sonido fundamental o primer armónico, pero si el aire se va inyectando cada vez con mayor presión, se van produciendo una serie de sonidos de frecuencias crecientes, denominados también armónicos. Lo que nos proponemos a continuación, es buscar una relación matemática entre las frecuencias de los diferentes armónicos emitidos por un tubo cerrado. Examinando la formación de nodos y vientres en un tubo cerrado, se observa en todos los casos, la existencia de un nodo en el extremo cerrado y un vientre en la boquilla del tubo. De acuerdo con la frecuencia del sonido varía el número de nodos y vientres intermedios. La Figura 5—4 permite observar que, cuando se produce el sonido fundamental, la longitud del tubo es igual a la cuarta parte de la longitud de onda, en el sonido siguiente la misma longitud del tubo corresponde a las tres cuartas partes de la longitud de onda, en el siguiente a las cinco cuartas partes y así sucesivamente. Como los sonidos van siendo de mayor frecuencia es natural que se disminuya su longitud de onda. En efecto: a). b). c). d). Despejando en las anteriores ecuaciones los valores de las longitudes de onda, tenemos: a). b). c). d). Si ahora aplicamos para cada caso la fórmula de la frecuencia en función de la longitud de onda: y si recordamos, que por tratarse del sonido, la velocidad es la misma par;i todos los casos, tendremos finalmente como […]

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