Para atrapar un fotón

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Para atrapar un fotón

  1. 1. Torres Alpizar Metzli Ixchel Calle 9 N°28 progreso nacional Conalep Tlalnepantla 1 Av.Ex. Hacienda de en medio y rio de los remedios, col.prado vallejo. Segundo grado de preparatoria PARA ATRAPAR UN FOTON Autor: Virgilio Beltrán L.
  2. 2. Virgilio Beltrán López Nació en la ciudad de Puebla en 1932 y, murió en la ciudad de México en mayo de 2000. Obtuvo dos licenciaturas, una en Física y la otra en Ingeniería. Fue investigador de los institutos de Geofísica y de Física, y profesor de la Facultad de Ciencias, de esta Casa de Estudios. En 1980, se incorporó como investigador titular “C” de tiempo completo, al entonces Centro de Estudios Nucleares, y allí continuó su labor de construcción de laboratorios de investigación. Recibió, en 1993, el Premio Universidad Nacional en Docencia en Ciencias Exactas. Fue designado investigador emérito del Instituto de Ciencias Nucleares, el 21 de junio de 2000. Los rayos táctiles los antiguos griegos produjeron las primeras ideas útiles sobre la luz, posiblemente por esto se sostuvieron durante siglos. Estos rayos táctiles deberán ser rectos para explicar la programación rectilínea de la luz para explicar el hecho de que podemos ver a través de un popote solo si esto es recto. La precisión por medio de estos rayos visuales serian analogía a la precepción táctil cuando utilizamos brazos y manos para descender la forma y el tamaño de los objetos pequeños y esta mayor separación angular de los rayos producirán en la mente la sensación de mayor tamaño de objetos más grande. Los rayos táctiles explican también la parte de disminución de tamaños de un objeto al alcanzarse la hipótesis de los rayos visuales de Pitágoras suponía que estos eran emitidos por los rayos y al ser interrumpidos por los objetos, también era útil que relacionada a la matemática el tamaño aparente a la distancia y pudo emplearse a muchas actividades prácticas como el diseño y la proyección de obras de arquitectura o de ingeniería para calcular tamaño y distancia de cuerpos celestes. La hipótesis de los rayos visuales táctiles fuera aceptada hasta por el mismísimo Euclides, el creador de la geometría y perdura hasta unos 1 500 años sin ser cuestionada.
  3. 3. La óptica geométrica cada punto de un objeto luminoso emite rayos rectos de la luz en todas direcciones el propósito de la teoría es solamente entender o predecir lo que ocurre a los rayos emitidos por los objetos opacos como en la cámara obscura o desviados de su camino recto de maneras que veremos para esto solamente es necesario aplicar conocimientos de geometría a cada problema el nombre de la teoría es óptica geométrica. Una esfera iluminada por un solo punto luminoso produce un solo cono de obscuridad total llamado umbra a donde no llega ningún rayo emitido por el punto luminoso, la luna adquiere un calor rojo cobrizo cuando está en la regio de penumbra y se oscurece casi completamente ese pequeño círculo negro colocado en el centro del iris, la óptica geométrica explica la forma de la producida por un cuerpo opaco si el cuerpo se aleja el tamaño de la imagen disminuye y se ve más chico por esto las líneas paralelas que en el lejano horizonte llamado por los artista “punto de fuga” la distancia es la base del arte de representar los objetos de una superficie como aparece en la vista. La reflexión y refracción de la luz para explicar el fenómeno de la reflexión de la luz es necesario suponer que la dirección de los rayos luminosos cambia en algunas circunstancias, una imagen en un espejo se ve como si el objeto estuviera atrás y no frente a este la óptica geométrica explica este familiar, fenómeno suponiendo que los rayos luminosos cambien de dirección al llegar al espejo la forma precisa en la que ocurre este cambio se le conoce como ley de la reflexión de la luz. Esta ley es muy sencilla de explicar los rayos incidentes reflejan ángulos iguales con el espejo plano, dicho de otra forma, si vemos nuestra imagen en un espejo plano del tamaño que la vemos es porque los rayos inciden y reflejándolo forman ángulos iguales con el espejo. Los fenómenos de refracción se incorporan a la óptica geométrica simplemente suponiendo que los rayos luminosos
  4. 4. cambian de dirección no solo al reflejarse si no también al pasar de un medio refringente a otro. La ley de refracción de la luz también puede ser deducida aplicando la ley de variación de tamaño aparente con la distancia, Isaac Newton suponía que los rayos luminosos están compuestos por partículas extraordinariamente diminutas por los cuerpos luminosos arrojan a gran velocidad y que al penetrar al ojo e incidir sobre la retina estimula la visión. Newton apoyaba estas ideas en el fenómeno de la programación rectilínea de la luz no da la vuelta a cuerpos opacos o bien que la sombra geométrica de un cuerpo está limitada por líneas. La óptica ondulatoria o teoría ondulatoria de la luz nació de analogías como estas entre fenómenos ópticos y fenómenos propios de movimientos ondulatorios muy simple se puede observar en una manguera de jardín fija a la pared por un extremo en movida rítmicamente hacia arriba y hacia abajo por el extremo suelto al tiempo que se le mantiene tensa. También están las ondas llamadas ondas elásticas, porque se propagan en un medio elástico como es el hule de la manguera. Huygens explico estos fenómenos a partir de una hipótesis ondulatoria principal de que un punto luminoso produce ondas esféricas y que estas estimulan la vista solo si la mirada se dirige a lo largo del radio de las ondas solo si se dirige la vista hacia el punto luminoso, esta segunda de la hipótesis es necesaria para incluir la propagación rectilínea de la luz la separación entre las zonas esféricas y la longitud de ondas cambia de un lugar a otro si la velocidad de propagación cambia, si pudiéramos representar las ondas luminosas emitidas por un punto del objeto por medio de círculos concéntricos la distancia entre círculos consecutivos debe cambiar de uno a otro por que la velocidad de propagación de la luz también cambia de una capa de aire a otra. Pero después Newton afirmo que la velocidad
  5. 5. de la luz es tan grande en el medio más denso, después en 1850 el físico francés Jean b. Foucault pudo medir la velocidad de la luz en agua encontrado un valor 33% menor que el aire, Newton parecía estar definitivamente muera la teoría corpuscular. Para atrapar un fotón los descubrimientos de Einstein que la luz no es emitida por ondas esféricas. Sin embargo el éxito de la óptica ondulatoria para explicar los fenómenos de refracción e interferencia de la luz no puede ser ignorado así también como Planck E=hn entre las partículas de luz o fotones este es el movimiento de los corpúsculos de la luz. Los fotones deben de estar asociados a la onda electromagnética que determina su energía y en muchos experimentos determinan también su comportamiento. Según el resultado de Einstein el fotón es producido en un tiempo muy breve como de una millonésima y más de segundo por la agitación momentánea de las cargas eléctricas de una molécula además es emitido a la velocidad de la luz pero no como una onda esférica si no en una dirección bien definida. La onda puede ser esférica o no, esto depende del movimiento de las cargas pero su extinción es limitada la onda ocupa solo la distancia que viaja la luz durante el movimiento de las cargas. El tren de ondas electromagnéticas es grande generador con el fotón sobre todo esta región si se le encuentra en algún lugar se encuentra completo. Puesto que los fotones son indivisibles cada fotón pasa por solo una de ellas si la ranura por la que no pasa un fotón no tuviera ningún efecto, todo lo que pasa por una ranura producirá un patrón de difracción independiente del producido por los que pasan por otra y no habría interferencia entre ellos. Atrás de las ranuras se producen entonces zonas de interferencia constructiva donde un fotón que pase por cualquier ranura puede ser encontrado, zonas de interferencia destructiva donde cualquier fotón trasmitido tiene mayor probabilidad de llegar a la zona
  6. 6. intermedias y laterales donde la intensidad de la onda trasmitida se anula por interferencias destructivas. Esto es que los fotones de algunas maneras alterarían mutuamente sus movimientos agrupándose en algunas regiones y alejándose de otras. Los fotones trasmitidos eran recibidos en la película de una cámara fotográfica imprimiendo cada uno un punto en el sitio de su llegada, cada fotón trasmitido puede llegar a cualquier lugar donde la intensidad de la onda electromagnética trasmitida se anula por interferencias destructivas. Para atrapar un fotón conviene pues buscarlo en las zonas de mayor intensidad de la onda electromagnéticas atrápalo después de pasar una ranura doble, haciendo un diagrama de Young de las ondas trasmitidas por las ranuras. Las zonas están representadas, como antes por las regiones oscuras que se forman en las intersecciones de los semicírculos se pueden ver cómo cambian las regiones de interferencia constructiva al, Cambiar la distancia entre las ranuras, este método se puede emplear también para más de dos ranuras sobreponiendo más láminas. El fotón es una partícula indivisible que se mueve siempre a la velocidad de la luz, esta máxima velocidad de propagación posible en el universo. Para alcanzar esta velocidad sería necesario aplicar a este cuerpo una fuerza de magnitud infinita que no hay en la naturaleza. Esto tiene la consecuencia adicional del que su velocidad no puede ser disminuida es decir los fotones no pueden ser frenados existen solo en movimiento a la velocidad de la luz. Los puntos que aparecen en los fotones se manifiestan como partículas, ya que concentran sus energías, sus movimientos y sus efectos en regiones definidas y separadas, de hecho el primer paso de esta transformación es un choque entre un fotón y una partícula de carga eléctrica de cristal es como si se tratara del choque de canicas. En cierto sentido la
  7. 7. disminución entre ondas electromagnéticas y fotones es el análogo contemporáneo de la distinción que en tiempos remotos, hizo Alhazan entre vista y luz. Comentario: El libro de Para atrapar un fotón pertenece a la colección de “La Ciencia para todos”. Este habla acerca de las primeras teorías de la luz y cómo fueron evolucionando, también habla de la óptica geométrica, y de cómo son los rayos de luz, pues antes había varias teorías, sobre que si era rayos, ondas o partículas. En cada teoría, este libro plantea una serie de experimentos, y datos en los cuales se basa. Los experimentos los describe con ilustraciones. En este libro el autor habla en un lenguaje muy adecuado a cualquier tipo de lector, explica de una manera clara y detallada todo lo que presenta. ¿Qué es un fotón? R= Es una partícula mínima de energía luminosa de otra energía electromagnética que se produce, se trasmite y se absorbe, “La luz es energía y se trasmite por medio de fotones en formá de onda electromagnética” R= Es una partícula indivisible que se mueve siempre a la velocidad no puede ser disminuidas es decir que los fotones no pueden ser frenados existe solo el movimiento a la velocidad de la luz.

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