E = K+U = Cte

Energía
En un sistema aislado existen cantidades que se conservan, e.g.: momento angular, energía.
Conservación de la Energía
Un sistema de cuerpos interactuantes mantiene su energía constante si no hay fuerzas externas.
Para la Gravedad:
E = K+U = Cte
E = ½ mv2 - GmM/r
Energía = Energía Cinética + Energía Potencial
Energía Cinética de un gas está relacionada con los movimientos térmicos de las partículas (calor, temperatura)
K = 3/2 k T
T es en grados Kelvin
Tk = Tc + 273
El transporte de energía se realiza por:
- Radiación
- Convección
- Conducción
Como en Astronomía estamos restringidos a observar la luz que emiten los cuerpos del universo, debemos bien
entender la física de la luz (radiación).
La Luz
¿Qué es la luz? La luz es una forma de energía.
Por ejemplo, la luz calienta los objetos.
Hay objetos que emiten y otros que absorben luz.
- Sol
emite
- Planeta
absorbe y refleja
La luz viene en diferentes colores
- Sol: amarillo - blanco
- cielo: azul en el día y rojo al atardecer
luz del Sol tiene azul y rojo
Espectro de la Luz Blanca
- ¿De qué está hecha la luz?
En 1704 Newton hizo pasar luz del Sol por un prisma.
Observó descomposición en colores.
La luz del Sol está hecha de muchos colores: Espectro
e.g. En el arco iris las gotitas de agua actúan como prismas.
- ¿Es partícula, ondas o ambas? ¿Cómo se transmite?
- Newton pensó que la luz era partículas.
- Concepto de fotón
La luz (radiación), y tiene distintos “colores” o longitudes de onda o frecuencias, que van más allá del rango óptico.
Espectro electromagnético:
Detectores de Luz
- El ojo humano
- La placa fotografica
- Los detectores digitales (CCD)
- Los detectores infrarojos
- Los detectores de radio
- Los detectores de rayos X
Distintos Tipos de Radiación
En el IR, los telescopios pueden ver a traves de las nubes oscuras.
Energía
- Energía de un fotón está relacionada con su frecuencia.
- Constante de Planck h = 6.6 x 10-34 kg m2 seg-1
- Por ejemplo rayos X más energéticos que luz amarilla.
- E en kg m2 seg-2
Velocidad de la Luz
Al encender la luz, se ilumina instantáneamente toda la habitación?
- No, demora un tiempo.
- La luz viaja a una velocidad finita (muy grande, pero finita).
- En 1676, Ole Roemer calculó que la luz demora 16.5 min para cruzar 2UA basado en las observaciones de los
tiempos de eclipses de los satélites galileanos por Júpiter.
c = 300000 km s-1
- Albert Einstein: no sólo la luz viaja a una velocidad finita sino que nada puede viajar más rápido que la luz.
Aberración de la Luz
- Como la luz tiene una velocidad finita, si nos movemos rápido podemos detectar la aberración.
- Analogía con un paraguas cuando llueve.
- La Tierra se mueve a 30 km/s alrededor del Sol, y la luz de una estrella distante llega con c=300000km/s. Tengo
que apuntar el telescopio inclinado por un ángulo 30/300000 rad = 20”.
- Es otra demostración que la Tierra se mueve alrededor del Sol.
Naturaleza Ondulatoria
Dos propiedades intrínsecas de las ondas:
- Difracción
- Interferencia
Christiaan Huygens sugirió en 1678 que la luz se propagaba como una onda. Thomas Young, 1801, demostró la
naturaleza ondulatoria de la luz. Hizo el experimento de pasar luz por dos ranuras casi juntas, y vió el patrón de
interferencia proyectado que resultaba.
Lo que sucede es que los dos frentes de onda interfieren. Al superponerse, partes de esos frentes se suman y
partes se restan, dependiendo de la longitud de onda de la luz.
Detectores de Luz
- James Maxwell, 1860, describe todas las propiedades del electromagnetismo en 4 ecuaciones.
- Al combinar estas ecuaciones demuestra que los campos
eléctricos y magnéticos se propagan en el espacio.
- Son observados como ondas que viajan a 300,000 km s-1
- La luz es radiación electromagnética.
Naturaleza Dual de la Luz
Albert Einstein, 1905, obtiene el premio Nobel por la explicación del efecto fotoeléctrico.
El propone que a veces la luz se comporta como onda y otras como partícula.
- Se basó en la observación de que es posible arrancar e- de la superficie de metales con haces de ondas cortas
- mientras con haces de longitudes más largas esto no ocurría.
- Propuso la existencia de los fotones, paquetes de ondas.
- Fotones de distintas longitudes de onda tienen distintas energías.
- Los fotones no tienen masa ni carga eléctrica.
Rayos Gamma
- Energía es una propiedad de las partículas
- Frecuencia es una propiedad de las ondas
- La luz visible es sólo un tipo de radiación electromagnética.
Rayos X
Radiación
Ultravioleta
Propagación de la Luz
- Toda onda se propaga:
-Las ondas acústicas necesitan un medio para propagarse,
y su velocidad depende del medio.
Las ondas electromagnéticas no necesitan un medio, se
pueden propagar en el vacío, y su velocidad es c.
- Existen ondas en una, dos y tres dimensiones.
- La luz es una onda transversal (oscila en dirección
perpendicular a la que viaja).
- Normalmente la luz se propaga en línea recta con velocidad c.
- El Sol radía en todas direcciones. Entonces, cuando la
luz del Sol llega a la Tierra, está distribuida sobre una
cáscara esférica de radio 1 UA
•La intensidad por unidad de área disminuye como el
inverso del área.
•Brillo aparente de una fuente depende de la cantidad de
luz que ha pasado por unidad de área (pupila).
El brillo de un objeto decrece con el cuadrado de la distancia a la fuente.
F = cte / d2
Luz
Visible
Radiación
Infrarroja
Microondas
Ondas de Radio
Violeta
Azul
Verde
Amarillo
Anaranjado
Rojo