domingo, 10 de febrero de 2013

Efecto Doppler y Mosbauer


*10-Febrero-2013

*Efecto Doppler y Mossbauer

*Bibliografía:
-http://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_Doppler
-http://www.windows2universe.org/earth/Atmosphere/tornado/doppler_effect.html&lang=sp
-http://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_M%C3%B6%C3%9Fbauer
-http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/nuclear/mossb.html


Efecto Doppler y Mossbauer



El efecto Doppler, llamado así por el austríaco Christian Andreas Doppler , es el aparente cambio de frecuencia de una onda producida por el movimiento relativo de la fuente respecto a su observador. Doppler propuso este efecto en 1842 en su tratado Über das farbige Licht der Doppelsterne und einige andere Gestirne des Himmels (Sobre el color de la luz en estrellas binarias y otros astros).


El científico neerlandés Christoph Hendrik Diederik Buys Ballot investigó esta hipótesis en 1845 para el caso de ondas sonoras y confirmó que el tono de un sonido emitido por una fuente que se aproxima al observador es más agudo que si la fuente se aleja.
En el caso del espectro visible de la radiacion electromagnetica , si el objeto se aleja, su luz se desplaza a longitudes de onda más largas, desplazándose hacia el rojo. Si el objeto se acerca, su luz presenta una longitud de onda más corta, desplazándose hacia el azul. Esta desviación hacia el rojo o el azul es muy leve incluso para velocidades elevadas, como las velocidades relativas entre estrellas o entre galaxias, y el ojo humano no puede captarlo, solamente medirlo indirectamente utilizando instrumentos de precisión como espectrómetros .
Sin embargo hay ejemplos cotidianos de efecto Doppler en los que la velocidad a la que se mueve el objeto que emite las ondas es comparable a la velocidad de propagación de esas ondas. La velocidad de una ambulancia (50 km/h) puede parecer insignificante respecto a la velocidad al nivel del mar (unos 1.235 km/h), sin embargo se trata de aproximadamente un 4% de la velocidad del sonido, fracción suficientemente grande como para provocar que se aprecie claramente el cambio del sonido de la sirena desde un tono más agudo a uno más
grave, justo en el momento en que el vehículo pasa al lado del observador.







Efecto Mößbauer

El efecto Mossbauer, es un fenómeno físico descubierto por Rudolf Mößbauer en 1957. El mismo se relaciona con la emisión y absorción resonante y libres de retroceso de rayos gamma por parte de átomos de un sólido.


Antes ya se había observado la emisión y absorción de rayos X  por parte de gases, por lo tanto se pensaba que un fenómeno similar se observaría con los rayos gamma, que se originan en las transiciones nucleares (a diferencia de los rayos X que se producen por transiciones de electrónes). Sin embargo, fallaron los intentos por observar resonancias de rayos gamma en gases debido a la energía que se pierde en el retroceso, lo que imposibilita la resonancia (el efecto Doppler como ya lo habia mencionado también ensancha el espectro de los rayos gamma). Sin embargo Mössbauer pudo observar resonancias en Iridio en estado sólido, lo que disparó la pregunta sobre por qué era posible observar resonancia de rayos gamma en los sólidos, pero no en los gases. Mössbauer propuso que, para el caso de átomos que se encuentran contenidos dentro de un sólido, bajo ciertas circunstancias una fracción de los eventos nucleares podían tener lugar sin que se produjera un retroceso. Atribuyó la resonancia observada a esta fracción de eventos nucleares en los cuales no se dispersaría energía en fenómenos de retroceso.

-* Por este descubrimiento se le concedió el Premio Nobel de fisica en el año 1961 junto con Robert Hofstadter por su trabajo en el campo de la dispersion de electrónes  en el núcleo de los átomos.

 La energía del rayo gamma emitido corresponde a la energía de la transición nuclear, menos la cantidad de energía que se pierde en el retroceso (o desplazamiento) del átomo que la emite. Si la "energía de retroceso" que se pierde es pequeña comparada con el ancho de la energía de la transición nuclear, entonces la energía del rayo gamma todavía se corresponde con la energía de la transición nuclear, y el rayo gamma puede ser absorbido por un segundo átomo del mismo tipo que el primero. Esta emisión y posterior absorción es llamada resonancia.
El efecto Mössbauer ocurre porque existe una probabilidad finita de que ocurra un decaimiento que no involucre fonones. O sea en algunos de los eventos nucleares (la fracción sin retroceso), toda la red cristalina actúa como un cuerpo en retroceso, y por lo tanto los eventos pueden ser considerados a los fines prácticos como sin retroceso. En estos casos, dado que la energía de retroceso es ínfima, los rayos gammas emitidos poseen la energía apropiada y por lo tanto se puede producir la resonancia.



Aberación de Radiación


*10-Febrero-2013

*Aberación de Radiación
*Bibliografía:
-http://www.iac.es/cosmoeduca/relatividad/anexos/aberracion.htm
-http://infobservador.blogspot.mx/2010/08/la-aberracion-de-la-luz.html
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Aberración de Radiación 

La aberración de la luz fue descubierta por James Bradley en 1725, trantando de medir la paralaje de las estrellas.

Se dio cuenta que no podia medir la paralaje, pero si noto que habia un movimiento en la posicion de las estrellas que variaba anualmente, relacionado con el movimiento de la Tierra alrededor del Sol.

La aberracion es la diferencia entre la posición observada de una estrella y su posición real, debido a la combinación de la velocidad del observador y la velocidad finita de la luz.


Como se ve en el diagrama de arriba, si la Tierra estuviera quieta, sin movimiento alguno, la situacion seria la de arriba: la luz de la estrella llega exactamente desde donde esta la estrella.
-La realidad en cambio es nuestro planeta se mueve a 30 km/seg. alrededor del Sol. Este movimiento se representa con una flecha amarilla. Al estar en movimiento entonces, la luz de la estrella parece venir de otro lado, representado con la flecha roja.

*Notamos entonces  que la aberración siempre esta en contra del movimiento orbital del astro considerado.

La definición se hizo para la Tierra específicamente, pero cualquier astro en movimiento sufre la aberración estelar, o aberración de la luz.

En la Tierra alcanza como máximo 20,47 segundos de arco.

En casos extremos, si una nave espacial viajara a una fracción considerable de la velocidad de la luz, las estrellas cambiarian de posición de una manera fácilmente visible a simple vista.

Aberración de la luz en Astronomía

Este fenómeno fue publicado por el astrónomo británico James Bradley en 1729.
Cuando observamos el cielo, la posición de cualquier estrella respecto a la Tierra nos llega desplazada debido a la velocidad de la tierra  respecto a dicha estrella.

Animación: (Esta animación consta de dos pasos).
Un fotón se dirige hacia nuestro ojo. Si nos mantenemos en la línea ojo-fotón original, nos parecerá que llega desde la dirección original, pero si nuestro ojo se desplaza de la línea ojo-fotón original, nos parecerá que el fotón llega desde otra dirección.




El efecto puede ser interpretado de dos maneras, dependiendo del marco de referencia desde donde se lo describa.
Desde la perspectiva del grano de polvo, la radiación del Sol parece provenir de un angulo levemente inclinado hacia la dirección de movimiento; por lo tanto, la absorción de esta radiación incidente por parte del grano (en otras palabras, la transferencia de impulso de aquella a éste) se traduce en una fuerza  neta que se opone a su movimiento orbital. Esta acción es lenta, pues el ángulo de aberración es muy pequeño (la radiación solar se desplaza a la velocidad de la luz y la partícula se desplaza a una velocidad muy inferior).







Historia de los Fotones



TAREA #1

*Hernández González Noemi Alejandra
*10-Febrero-2013
*Historia de los Fotones
*Bibliografia:
-http://astrojem.com/teorias/fotones.html
-http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1921/
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FOTÓN 

El fotón fue llamado originalmente  por Albert Einstein "cuanto de luz". El nombre de fotón fue adoptado en 1926 por el fisicoquímico Gilbert Newton Lewis y adoptado enseguida por la mayoría de los científicos. La idea de la luz como partícula retornó con el concepto moderno foton que fue desarrollado gradualmente entre 1905-1917 por Albert Einstein.
-El fotón es la partícula elemental responsable de las manifestaciones cuánticas del fenómeno electromagnético. Es la partícula portadora  de todas las formas de radiación electromagnética, incluyendo los rayos gamma, los rayos X , la luz UV, la luz visible (espectro electromagnético), la luz infrarroja, las microondas y las ondas de radio.
 El fotón tiene una masa= 0
            carga electrica= 0
            spin de foton= 1 (foton es imán)
 Como todos los cuantos , el fotón presenta tanto propiedades corpusculares como    ondulatorias . Se comporta como una onda en fenómenos como la refracción que tiene lugar en una lente, o en la cancelación por interferencia destructiva de ondas reflejadas; sin embargo, se comporta como una partícula cuando interacciona con la materia para transferir        una cantidad fija de energía, que viene dada por la expresión.
E = \frac{h c}{\lambda}
Además de energía, los fotones llevan también asociado un momento lineal y tienen una polarizacion . Siguen las leyes de la mecanica cuantica, lo que significa que a menudo estas propiedades no tienen un valor bien definido para un fotón dado. En su lugar se habla de las probabilidades de que tenga una cierta polarización, posición o momento lineal. Por ejemplo, aunque un fotón puede excitar una molécula, a menudo es imposible predecir cuál será la molécula excitada.
 Con el modelo de fotón podían explicarse observaciones experimentales que no encajaban con el modelo ondulatorio clásico de la luz. En particular, explicaba cómo la energía de la luz dependía de la frecuencia (dependencia observada en el efecto fotoelectrico) y la capacidad de la materia y la radiación electromagnética para permanecer en equilibrio termico.
En 1916, Einstein demostró que la hipótesis cuántica de Planck E = h\nu podría derivarse de un tipo de ecuación cinética. Considere una cavidad en equilibrio termico  y llena de radiacion electromagnetica y de sistemas que pueden emitir y absorber la radiación. El equilibrio térmico requiere que la densidad \rho(\nu) de fotones con frecuencia \nu sea constante en el tiempo, por lo cual, la tasa de emisión de fotones a una determinada frecuencia debe ser igual a la tasa de absorción de ellos.

Einstein recibió el premio nobel en 1921 por su trabajos en física teórica y específicamente por el "EFECTO FOTOELÉCTRICO"

Con el modelo de fotón como partícula podían explicarse observaciones experimentales que no encajaban en el modelo ondulatorio clásico de la luz. En particular, explicaba cómo la energía de la luz dependía de la frecuencia (dependencia observada en el efecto fotoeléctrico) y la capacidad de la materia y la radiación electromagnética para permanecer en equilibrio térmico.
El concepto de fotón ha llevado a avances muy importantes en física teórica y experimental, tales como la teoría cuántica de campos y a inventos como el láser.