Teoría cuántica y velocidad de la luz

Presentado por:
GiraArango
Laura Forero
Alejandra Murcia
Natalia Suárez
Teoría Cuántica
• Teorìa física basada en
la utilización del
concepto de unidad
cuantica para describir
las propiedades
dinámicas de la
partículas subatómicas y las
interacciones entre la
materia y la radiación.
Historia de la teoría
Cuántica
A u to r
P lan c k
A po rte s
I n tr o d ujo
g r an ular
p ar a
la
af ir m an d o
e n e r g ía
que
un a
to d a
e str uctur a
var iació n
de
e n e r g ía co r r e sp o n d e a valo r e s m últip lo s d e un a
p e que ñ a can tid ad . E sto lle vab a a co n ce b ir la
e n e r g ía co m o n atur ale z a d isco n tin ua. D e sar r o lló
e l co n ce p to d e ¨ cuan to ¨ , co m o r e sultad o d e lo s
e stud io s d e la r ad iació n d e l cue r p o n e g r o
Albert Einstein
Consideró la luz como
estructura granular,
es decir constituida
por corpúsculos esta
vez de energía y no de
materia como los de
Newton. A estos
gránulos los denominó
fotones.
Ventajas
Desventajas
Da una definición de luz.
Se trabaja por separado
Trabaja
ondas ondas y corpúsculos y no se
pueden desligar ya que la luz
electromagnéticas
Se
explica
el
efecto tiene un carácter dual.
fotoeléctrico.
La energía de un haz
luminoso está concentrada en
fotones
Se determinó el movimiento
de un foton y un electrón
aislados antes y depués de un
choque entre ellos; estos se
comportan
como
cuerpos
materiales con energía ciética
y cantidad de movimiento
conservbandose las magnitudes
en el proceso de choque.
E= h.f
E= Energía de foton
h = Factor de
proporcionalidad llamado
constante de planck.
(6.626X10-34 J.S)
F=farecuencia del foton
ESTRUCTURA GRANULAR
(FOTONES)
VELOCIDAD DE LA LUZ
Historia De La Velocidad De La Luz
A utor
G a lile o
A porte
I n t e n t ó e n u n a o c a s ió n m e d ir la v e lo c id a d
de
la
lu z ,
aunque
s in
é x it o .
G a lile o
se
e s t a c io n ó e n lo a lt o d e u n a c o lin a c o n u n a
lá m p a r a ,
m ie n t r a s
un
ayudante
h a c ía
lo
m is m o e n o t r a c o lin a . G a lile o d e s c u b r ió la
lá m p a r a e n v ia n d o u n d e s t e llo a l a y u d a n t e ,
q u ié n
p r o p io
tan
pronto
v io e s e d e s t e llo h iz o lo
destapando
su
lá m p a r a
o t r o d e s t e llo a G a lile o ,
y
e n v ia n d o
e l a n o t ó e l t ie m p o
t r a n s c u r r id o
t o t a l,
después
e x p e r ie n c ia s
com o
estas
de
lle g ó
v a r ia s
a
la
c o n c lu s ió n d e q u e e r a im p o s ib le d e s c u b r ir
la s lá m p a r a s c o n s u f ic ie n t e r a p id e z y q u e la
lu z s e p r o p a g a c o n v e lo c id a d in f in it a .
O la f
E n 1 6 7 6 a p a rt ir d e ob serva c iones a st ronóm ic a s
R oem er
rea liz a d a s sob re u no d e los sa t élit es d el p la net a J ú p it er,
ob t u vo la p rim era p ru eb a t erm ina nt e d e q u e la lu z se
p rop a g a c on veloc id a d infinit a .
R oem er d ed u jo d e su s ob serva c iones q u e la lu z nec esit a b a
u n t iem p o d e u nos 2 2 m inu t os p a ra rec orrer u na d ist a nc ia
ig u a l a l d iá m et ro d e la órb it a t errest re . E l m ejor va lor
ob t enid o p a ra est a d ist a nc ia , en t iem p os d e R oem er, era
8
d e 1 '7 2 ·1 0 m illa s. A u nq u e no h a y t est im onio d e q u e
R oem er h ic iera rea lm ent e el c á lc u lo, si h u b iera u t iliz a d o
los d a t os a nt eriores h a b ría enc ont ra d o u na veloc id a d d e
8
2 '1 ·1 0 m / seg .
Louis Fizeau
El primer método terrestre para medir la
velocidad de la luz fue proyectado en 1849 por
el físico francés Armand Hippolyte Louis
Fizeau,. En la actualidad, la velocidad de la luz
en el vacío se toma como 299.792.458 m/s, y
este valor se emplea para medir grandes
distancias a partir del tiempo que emplea un
pulso de luz o de ondas de radio para alcanzar
un objetivo y volver. Este es el principio del
radar.. La velocidad de la luz en el aire es
ligeramente distinta según la longitud de onda,
y en promedio es un 3% men(or que en el vacío;
en el agua es aproximadamente un 25% menor,
y en el vidrio ordinario un 33%.
Su dispositivo experimental fue: la luz de una
fuente intensa era reflejada por un espejo
semitransparente y luego se llevaba a un foco
en un punto por medio de una lente. Regresando
por la misma trayectoria, algo de luz pasaba a
través del espejo y entraba en el ojo del
observador.
El propósito de la rueda dentada giratoria era cortar el haz
luminoso en destellos momentáneos, y medir el tiempo
empleado por esas señales en llegar hasta el espejo distante y
regresar de vuelta. Con la rueda en reposo y en tal posición
que la luz pase por la abertura entre los dientes, el
observador verá una imagen de la fuente de luz. La rueda se
pone a girar con una velocidad que aumenta lentamente, se
alcanzará pronto una situación en la cual la luz pasa a través
del hueco de la rueda, regresará justo al mismo tiempo para
ser detenida por los dientes de la rueda. Aumentando más
esa velocidad, reaparecerá la luz, incrementando su
intensidad hasta alcanzar un máximo. Esto ocurrirá cuando
los destellos enviados a través de las aberturas respectivamente. Con una rueda de 720 dientes, Fizeau observó este
máximo a la velocidad de 25 revoluciones por segundo. El
tiempo requerido para que la luz viaje de ida y vuelta se
puede calcular como 1/25 veces, 1/720 o 1/18000 de seg.
Esto da una velocidad de 313.000 km/seg a partir de la
distancia de ida y vuelta de 17'34 km.
Albert
Abraham En 1887 Michelson inventó el interferómetro,
que utilizó en el famoso experimento del éter. La
Michelsn mayoría de los científicos creían que la luz
viajaba como ondas a través del éter. También
opinaban que la Tierra viajaba por el éter. El
experimento Michelson-Morley demostró que
dos rayos de luz enviados en diferentes
direcciones desde la Tierra se reflejaban a la
misma velocidad. De acuerdo con la teoría del
éter, los rayos se habrían reflejado a velocidades
distintas. De esta forma, el experimento
demostró que el éter no existía. Michelson
sobresalió con sus contribuciones y mejoras.
Reemplazando la rueda dentada por un pequeño
espejo de ocho caras y aumentando la trayectoria
de la luz cerca de 70 km, Michelson obtuvo el
valor de 299.796 km/seg en 1926.
Dispositivo de Michelson-Morley
Para ello dividieron un haz de luz en dos haces que se propagaban
formando un ángulo recto y los hicieron interferir, formando un
diagrama característico de franjas claras y oscuras. Si la Tierra (y
por tanto el aparato) se moviera respecto al éter, la velocidad de los
haces sería distinta, igual que la velocidad de un barco que va río
arriba y después río abajo difiere de la de un barco que cruza el río.
La diferencia de velocidades de los haces modificaría el diagrama de
interferencia. Sin embargo, no se halló ninguna modificación.
León
Foucault
Foucault modificó el aparato de Fizeau, reemplazó la
rueda dentada por un espejo giratorio. Introduciendo
entre la rueda y el espejo un tubo lleno de agua,
comprobó que la velocidad de la luz en el agua es
menor que en el aire. En 1850, Foucault completó y
publicó los resultados de un experimento en el que
había medido la velocidad de la luz en el agua.. De
acuerdo con Newton y sus discípulos, la luz estaba
formada por pequeñas partículas que emanan de una
fuente. por otra parte, Huygens, suponía que la luz
compuesta por ondas, similares en naturaleza quizás a
las ondas del agua o a las ondas sonoras. Ahora bien, la
teoría corpuscular de Newton requería que la luz se
propague más deprisa en un medio denso como el agua
que en un medio de menor densidad como el aire,
mientras que la teoría ondulatoria de Huygens, exigía
que se propague más despacio. Enviando la luz a un lado
y a otro en un tubo largo lleno de agua, Foucault halló
que su velocidad era menor que en el aire, lo cual
constituye una confirmación brillante de la teoría
ondulatoria de Huygens.