interferombrown 146KB Jun 22 2010 01:09:39 PM

Institución: Departamento
Universidad Católica de Chile
de
Física,
Facultad
de
Física,
Pontificia
Título: La naturaleza de la luz y el Movimiento Browniano
Sabemos que la luz es una Onda. ¿Cómo sabemos esto?
La luz exhibe el fenómeno de interferencia. La interferencia es un fenómeno único
en ondas.
Interferencia
La suma de dos ondas puede dar un resultado distinto, dependiendo de la fase de
los dos ondas. (Dos ondas están en fase si las crestas y valles de las ondas están en
la misma posición al mismo tiempo).
Interferencia Constructiva
Ondas en fase producen una onda dos
veces más grande.
Interferencia Destructiva
Ondas completamente fuera de fase se
anulan y la suma es cero.
En un aparato llamado el interferómetro de Michelson, podemos ver este efecto.
Se divide un haz de luz en dos partes que recorren distancias distintas antes de ser
recombinadas. Moviendo uno de los espejos, se cambia el largo del recorrido de uno
de los haces y cambia la diferencia de fase de las dos ondas.
Albert
Michelson
y Albert
Einstein
Se midió la velocidad del la luz, c=300 000 km/s
En un experimento con su interferómetro, Albert Michelson y su compañero, Edward
Morley querían detectar un cambio en la velocidad de la luz debido al movimiento
de la Tierra a través del “éter”.
En esos tiempos se pensaba que la luz necesitaba un medio para viajar y que este
medio, el “éter”, llenaba todo el universo.
Entonces, la medición de la velocidad de la luz dependería de la velocidad de la
Tierra relativa al éter (De una manera análoga, la velocidad de un niño corriendo
dentro de un tren depende de si la persona que mide la velocidad está dentro o
fuera del tren).
Pero no se encontró ningún cambio en la velocidad de la luz…
La teoría de la Relatividad Especial de Einstein explicó el resultado de Michelson y
Morley: Einstein dijo que la velocidad de la luz es una constante universal que no
depende de la velocidad de la persona que la mide.
Más información sobre el experimento de Michelson y Morley:
http://www.aip.org/history/gap/Michelson/Michelson.html
Sobre la física de Newton y Einstein:
http://galileoandeinstein.physics.virginia.edu/lectures/lecturelist.html
Movimiento Browniano
Robert Brown
En el año 1827 el Botánico Escocés, Robert Brown observó
movimiento aleatorio de granos de polen suspendidos en agua.
Inicialmente pensaba que se debía al hecho que los granos
tenían vida, pero después observaba el mismo efecto con
humo. Este movimiento se llama Movimiento Browniano.
Anteriormente, en el año 1785 había observado este
movimiento el científico Holandés Jan Ingenhousz.
No se sabía la naturaleza de este movimiento.
¿Se debería a fuerzas eléctricas?, o ¿Se debería al
calentamiento no uniforme por luz?, o ¿Se debería a
diferencias de presión?
Después del trabajo de varios científicos se encontró que el movimiento dependía de
la temperatura, del tamaño de la partícula y de la viscosidad del líquido, pero no de
la luz ni la electricidad. En el año 1877 el científico francés Delsaux sugeriría que el
movimiento se debía el bombardeo de las partículas por pequeñas moléculas del
líquido. En esta época no había conocimiento seguro de la estructura del átomo.
En el año 1905, una de las tres publicaciones de Einstein tenía el título “Sobre el
movimiento de partículas pequeñas suspendidas en líquidos estacionarios requerido
por la teoría cinética del calor.” En este artículo propuso una prueba de su teoría. El
dijo que si unas partículas pequeñas se suspenden en un líquido, las partículas se
moverán en una forma errática y aleatoria.
Ahora sabemos que el movimiento Browniano se debe al choque de la partícula mas
grande (por ejemplo el grano de polen en el experimento original de Brown) por los
átomos y moléculas del gas o líquido en que esta se encuentra.
La teoría de Einstein era tan impresionante porque fue capaz de calcular algunas
consecuencias del movimiento browniano, como por ejemplo el desplazamiento
promedio de la partícula grande como función del tiempo (varía como la raíz del
tiempo).
Otros científicos que trabajaron en Movimiento Browniano:
 Marian Smoluchowski (1872-1917)
 Louis Bachelier (1870-1946)
 Paul Langevin (1872 – 1946)
 Theodor Svedberg (1884-1971)
Prueba de la Existencia del Atomo
En 1908 Jean Baptiste Perrin verificó con mediciones
experimentales por un microscopio, la teoría de Einstein sobre
el Movimiento Browniano. Además de sus observaciones estimó
en una manera experimental, por la primera vez, el tamaño del
átomo y la cantidad de átomos en un volumen. El escribió un
libro, llamado “Átomos”. Su trabajo está reconocido cómo uno
de los mas importantes en establecer la existencia del átomo.
En el año 1926 Perrin recibió el premio Nobel.