INVESTIGACION

Mecanica Cuantica: Funcion de la Onda.

Mecanica Cuantica

Esquema de una función de onda
monoelectrónica u orbital en dos
dimensiones.
La Mecánica cuántica describe el estado instantáneo de un sistema (estado cuántico) con una función de onda que codifica la distribución de probabilidad de todas las propiedades medibles, u observables.

Las propiedades ondulatorias de la materia son explicadas por la interferencia de las funciones de onda. Estas funciones de onda pueden variar con el transcurso del tiempo. Esta evolución es determinista si sobre el sistema no se realiza ninguna medida aunque esta evolución es estocástica y se produce mediante colapso de la función de onda cuando se realiza una medida sobre el sistema

    

Los descubrimientos de principios del Siglo XX habían culminado con la sorprendente conclusión, por parte de Louis de Broglie, de que la materia se comporta a la vez como cuerpo y como onda, y esto es especialmente decisivo cuando nos referimos a partículas subatómicas.

entre los años 1925 y 1926, introdujo la función de onda, también llamada ecuación de Schrödinger, que no es otra cosa que una ecuación que describe la forma en que una partícula cambia con el paso del tiempo, y por eso se  trata de estudiar las partículas del mismo modo en que se estudian las demás ondas que sentimos a nuestro alrededor, como las sonoras o las producidas en el agua cuando se lanza una piedra a un charco.

Cualquier tipo de onda queda descrita en cualquier instante mediante una lista de números, un número por cada punto del espacio por el que viaja la onda.

HIPOTESIS  DE  BROGLIE:

 

Basándose en la extraña naturaleza dual de la luz evidenciada por la radiación del cuerpo negro, y del efecto fotoeléctrico, Louis de Broglie propusó en 1924 que la materia también debería poseer propiedades tanto ondulatorias como corpusculares.

Puesto que la luz tiene un doble comportamiento en función del fenómeno en el que participe, como una onda (difracción) o como una partícula (efecto fotoeléctrico), a De Broglie se le ocurrió que también las partículas podrían compartir ese comportamiento con la luz, es decir, ondulatorio y corpuscular a la vez.

Esta hipótesis se confirmó tres años después para los electrones, con la observación de los resultados del experimento de la doble rendija de Young en la difracción de electrones en dos investigaciones independientes. En la Universidad de Aberdeen, George Paget Thomson pasó un haz de electrones a través de una delgada placa de metal y observó los diferentes esquemas predichos. En los Laboratorios Bell, Clinton Joseph Davisson y Lester Halbert Germer guiaron su haz a través de una celda cristalina.
La ecuación de De Broglie se puede aplicar a toda la materia. Los cuerpos macroscópicos, también tendrían asociada una onda, pero, dado que su masa es muy grande, la longitud de onda resulta tan pequeña que en ellos se hace imposible apreciar sus características ondulatorias.
De Broglie recibió el Premio Nobel de Física en 1929 por esta hipótesis. Thomson y Davisson compartieron el Nobel de 1937 por su trabajo experimental

INVESTIGACION

EL MODELO DE BOHR:

Cinco siglos antes de Cristo, los filósofos griegos se preguntaban si la materia  podía ser dividida indefinidamente o si llegaría a un punto, que tales partículas, fueran indivisibles. Es así, como Demócrito formula la teoria de que la materia se compone de partículas indivisibles, a las que llamó átomos (del griego átomos, indivisible).

La presente investigación va a presentar el Modelo atómico de Bohr el cual El físico danés Niels Bohr (Premio Nobel de Física 1922), postula que los electrones giran a grandes velocidades alrededor del núcleo atómico. Los electrones se disponen en diversas órbitas circulares, las cuales determinan diferentes niveles de energía.

El electrón puede acceder a un nivel de energía superior, para lo cual necesita "absorber" energía. Para volver a su nivel de energía original es necesario que el electrón emita la energía absorbida (por ejemplo en forma de radiación).

Este modelo, si bien se ha perfeccionado con el tiempo, ha servido de base a la moderna física nuclear. Este propuso una Teoría para describir la estructura atómica del Hidrógeno,  que explicaba el espectro de líneas de este elemento

Bohr unió la idea de átomo nuclear de Rutherford con las ideas de una nueva rama de la Ciencia: la Física Cuántica. Así, en 1913 formuló una hipótesis sobre la estructura atómica en la que estableció tres postulados:

¤ El electrón no puede girar en cualquier órbita, sino sólo en un cierto número de órbitas estables. En el modelo de Rutherford se aceptaba un número infinito de órbitas.

¤ Cuando el electrón gira en estas órbitas no emite energía.

¤ Cuando un átomo estable sufre una interacción, como puede ser el imapacto de un electrón o el choque con otro átomo, uno de sus electrones puede pasar a otra órbita estable o ser arrancado del átomo.

El átomo de hidrógeno según el modelo atómico de Bohr
¤ El átomo de hidrógeno tiene un núcleo con un protón.

¤ El átomo de hidrógeno tiene un electrón que está girando en la primera órbita alrededor del núcleo. Esta órbita es la de menor energía.

¤ Si se le comunica energía a este electrón, saltará desde la primera órbita a otra de mayor energía. cuando regrese a la primera órbita emitirá energía en forma de radiación luminosa.

                                                         

                                                                                                                           

Este modelo está muy bien porque explicaría, a priori, que el electrón no tiene por qué precipitarse contra el núcleo. Sin embargo, había una cosa que no cuadraba. Estaba comprobadísimo que una carga acelerada emite energía. Eso es lo que ocurre en las antenas emisoras: las cargas se aceleran a lo largo de ella arriba y abajo emitiendo señales (energía). Como en el modelo planetario el electrón se movía en órbitas circulares (o elípticas) y el movimiento circular es acelerado, el electrón tendría que ir emitiendo radiación, perdiendo energía y disminuyendo el radio de su órbita hasta chocar finalmente con el núcleo. Y esto debía suceder en un tiempo ínfimo. Así que el modelo planetario junto a las leyes de Maxwell predice que el Universo colapsaría en casi un instante. Descartemos el modelo, aunque sea, por nuestra propia existencia.

                                              



Pero había más cosas que fallaban. Si hiciéramos colisionar un planeta con otro similar, el sistema quedaría bastante maltrecho y no sería el mismo que antes de la colisión. Si los átomos fueran realmente sistemas planetarios serían igual de perturbables frente a las colisiones y otros factores externos. Sabemos que los átomos bombardeados o calentados (hasta cierto punto), no sufren ninguna modificación. Por ejemplo, sabemos que en un gas los átomos que lo componen están sufriendo colisiones a razón de varios millones de veces por segundo y no por ello dejan de ser idénticos. Si realmente los electrones girasen en órbitas planetarias, sus electrones podrían tener distancias arbitrarias respecto el núcleo (en función de su velocidad orbital), con lo que dos átomos en teoría iguales con electrones girando en diferentes órbitas serían diferentes entre sí y tendrían comportamientos químicos diferentes.

                          

                          

Mecanica Cuantica

La mecánica cuántica es la última de las grandes ramas de la física en aparecer. Lo extraordinario es que se desarrolla en unos 30 años adquiriendo prácticamente su forma actual en la segunda mitad de la década del 20. Esto contrasta con la mecánica que puede decirse se inició con Arquímedes doscientos años antes de nuestra era, se desarrolló lentamente durante la Edad Media, nace realmente en el siglo XVII con los trabajos de Galileo Galilei e Isaac Newton, y alcanza su esplendor en los primeros años del siglo XIX, dominando la filosofía como sólo Aristóteles lo había logrado en los casi veinte siglos que precedieron a Galileo. Tiene la importancia de que en su seno nace el método científico. La segunda rama a desarrollarse fue el electromagnetismo en el siglo XIX, aunque ya en el siglo XIII Petrus Peregrinus, un precursor de la investigación experimental, se había ocupado de los imanes, dando origen a los experimentos y teoría desarrollados por William Gilbert en 1600. En la primera mitad del siglo XIX, Faraday unificó electricidad y magnetismo y James Clerk Maxwell logró en 1873 la formulación actual del electromagnetismo.

Según la teoría clásica del electromagnetismo la energía de un cuerpo caliente sería infinita!!!
Esto es imposible en el mundo real, y para resolver este problema el físico Max Plank inventó la mecánica cuántica.

Los sistemas atómicos y las partículas elementales no se pueden describir con las teorías que usamos para estudiar los cuerpos macroscópicos (como las rocas, los carros, las casas, etc). Esto de debe a un hecho fundamental respecto al comportamiento de las partículas y los átomos que consiste en la imposibilidad de medir todas sus propiedades simultáneamente de una manera exacta. Es decir en el mundo de los átomos siempre existe una INCERTIDUMBRE que no puede ser superada. La mecánica cuántica explica este comportamiento. 



EXPERIMENTOS DE LAS EXPOSICIONES

equipo 1
http://www.youtube.com/watch?v=vNSpTK3nToo

Equipo 2
http://dl.dropbox.com/u/38​770069/Polarization%20[www​.bajaryoutube.com].mp4

Equipo3
http://dl.dropbox.com/u/41022376/MOV00050.3gpFisica relativista.

Equipo 4
http://dl.dropbox.com/u/386697​35/Experimento.3gp

Equipo5
http://www.youtube.com/watch?v=IfkWSqyl9qs&feature=related

Exposicion

Polarizacion:

Propagación de la luz en medios anisótropos.

Según se ha estudiado en las páginas de introducción a los campos electromagnéticos, cualquier componente cartesiano de una onda puede escribirse como una suma de expresiones del tipo

U(x,y,z,t) = Re(A exp (iwt-imx-ivy-iwz))

que representan ondas planas. En particular, para un campo electromagnético, una onda plana se puede escribir

E = Re(e exp (iwt-imx-ivy-iwz))     H = Re(h exp (iwt-imx-ivy-iwz))

y entonces las ecuaciones de Maxwell en el vacío y sin fuentes quedan

Ñ·E = 0 Þ e ·k = 0 Ñ×E = - ¶B ¶t   Þ e×k = mwh Ñ·B = 0 Þ h ·k = 0 Ñ×B = me ¶E ¶t   Þ h×k = -ewe ü ï ï ï ï ï ý ï ï ï ï ï þ

lo que indica el carácter transversal de las ondas electromagnéticas.

Polarización de una onda:

•         Se define la dirección de polarización como la dirección de vibración del campo eléctrico E

 Polarización lineal:

Onda que se propaga en dirección X

 y está polarizada

linealmente en dirección Y.

Polarización Elíptica o Circular:

Onda polarizada circularmente que se propaga en dirección X.

 El campo E es una superposición de un campo vibrando en

dirección Y y otro en dirección Z.

INVESTIGACION DE LOS TEMAS

Reflexión de la luz:

Cuando un movimiento ondulatorio encuentra un obstáculo que impide su propagación y no absorbe su energía, las ondas cambian de dirección, se reflejan.

·    La reflexión especular es aquella que se produce como en un espejo; cuando la superficie reflejante es lisa, los rayos reflejados son paralelos a los rayos incidentes, por lo que regresan mostrando la imagen.

·   La reflexión difusa, ocurre cuando no se conserva la imagen, pero sí se refleja la energía.

Refracción de la luz:

Cambio que experimenta la dirección de propagación de la luz cuando atraviesa oblicuamente la superficie de separación de dos medios transparentes de distinta naturaleza, en general, acompañado de una reflexión, más o menos débil, producida en la superficie que limita los dos medios transparentes.

Leyes de la refracción:

1.ª Ley. El rayo incidente, la normal y el rayo refractado se encuentran en el mismo plano.

2.ª Ley. (ley de Snell) Los senos de los ángulos de incidencia e1 y de refracción e2 son directamente proporcionales a las velocidades de propagación v1 y v2 de la luz en los respectivos medios.

Recordando que índice de refracción y velocidad son inversamente proporcionales la segunda ley de la refracción se puede escribir en función de los índices de refracción en la forma:

o en otros términos:

n1 · sen e1 = n2 · sen e2 = cte

Óptica:

Tiene muchos significados pero en este momento solo será en física ya en un sentido más amplio  es la que se encarga del estudio y  manejo de las imágenes en general, aunque éstas no hayan sido necesariamente formadas con luz o métodos ópticos convencionales.

La óptica, desde que se comenzó a estudiar seriamente, ha desempeñado un papel muy importante en el desarrollo del conocimiento científico y de la tecnología. Los principales avances de la física de nuestro siglo, como la teoría cuántica, la relatividad o los láseres tienen su fundamento o comprobación en algún experimento óptico.

 La difracción:

Esta se observa  cuando se hace pasar una onda a través de una rendija cuyas dimensiones son comparables a la longitud de onda de aquélla. Cuando se tiene N rendijas el patrón de difracción resultante es la superposición de un patrón debido a la interferencia de las N fuentes más el patrón de difracción debido a una rendija. Este programa simula los efectos de la difracción (de Fraunhofer) debido a varias fuentes y permite cambiar todas las variables de interés.

Interferencia:

La interferencia es una característica típicamente ondulatoria, que es el origen de fenómenos inexplicables desde perspectivas corpusculares. Aparentemente, la superposición de luz conduce a su aniquilación en algunos casos o a la multiplicación energética, por encima de la contribución de cada fuente, en otros.

PRACTICA EN EQUIPO DE LOS BINOCULARES

Reporte de Practica

Bob-culares

(Binoculares)

Daniela Ibañez Castillo

Itsel Yareli García Magaña

Brenda Galvan Montes

Cesar Escalante Castell 

Introducción:

Es uno de los instrumentos más usados por los aficionados a la astronomía, dado su fácil manejo y portabilidad.

        Un binocular consta de dos objetivos, dos oculares, un juego de prismas, un tornillo de enfoque y un tornillo de ajuste en el ocular derecho.

   

La capacidad de un binocular viene dada por el aumento y el diámetro de los objetivos, teniendo entonces la siguiente nomenclatura, impresa en el instrumento:

7 x 50: significa que tiene 7 aumentos y que los objetivos tienen 50 mm. De diámetro.

10 x 50: significa que tiene 10 aumentos y los objetivos tienen 50 mm. De diámetro

Cuanto mayor sea el diámetro de los objetivos, el binocular tendrá mayor entrada de luz, lo que permite observar más detalles del evento. Por otro lado, mientras menor sea el aumento, mayor será el área observada a través del instrumento. Cuando el binocular es de mucho aumento se debe usar un trípode que le sirva de soporte.

Los binoculares más adecuados para los aficionados a la astronomía son los de: 7x50 y 10x50.

Se recomienda además, que estos siempre deben transportarse en su estuche, con las tapas de los objetivos y oculares colocadas en su sitio. Es aconsejable colocar en el estuche, unas bolsitas de silicato para evitar la humedad y así  protegerlo de los hongos.

        Las observaciones que se realizan con binoculares son:

1.     Reconocimiento de constelaciones.

2.     Observación de objetos extendidos brillantes, tales como galaxias, nebulosas, cúmulos y cometas.

3.     Estudio de estrellas variables.

4.     Tránsitos de satélites.

Materiales:

ü Una caja

ü Tijeras

ü Silicón

ü Periódico

ü 4 palitos

ü Harina

ü Agua

ü Cinta

ü Lápiz

ü Regla

ü Pinceles

ü Pinturas: Amarilla, Blanca, Café, Negro

ü Hojas de color: Azul y rojo

ü 4 lentes

Desarrollo:

1.- recortar una caja en forma cuadrada y colocar los lentes dentro de ella y pagarlos con silicón.

2.- hacer engrudo con harina y agua.

3.- Pegar con papel periódico todo el cuadro.

4.- Formar con los palitos las manos y las piernas dándoles forma con el engrudo.

5.-Pintar como debe de ser. El personaje

6.-con bolas de unisel dar forma a los ojos.