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4.1. DETERMINA LA ENERGIA ELECTRICA PRODUCIDA EN LOS MATERIALES A PARTIR DEL ANALISIS DE LA INTERACCION DE LA LUZ CON LA MATERIA Y LA ECUACION FOTOELECTRICA.

CONTENIDOS

A.DETERMINACION DE LA NATURALEZA ONDULATORIA DE LA MATERIA.

A- POSTULADOS DE LA RELATIVIDAD

Teoría de la Relatividad Especial Los postulados de la relatividad especial son un conjunto de condiciones que debe cumplir una teoría físicamente razonable para ser compatible con la electrodinámica clásica. Los postulados propuestos inicialmente por Einstein fueron reelaborados de manera más rigurosa hasta constituir una axiomatización rigurosa de la teoría de la relatividad.

Postulados de la relatividad especial

Einstein postuló que una teoría de cuerpos en movimiento que fuera compatible con la ecuaciones del electromagnetismo clásico debía satisfacer dos condiciones:

1. Primer postulado (principio de relatividad)

La observación de un fenómeno físico por más de un observador inercial debe resultar en un acuerdo entre los observadores sobre la naturaleza de la realidad (es decir, la teoría debe presentar covariancia de Lorentz).

O, la naturaleza del universo no debe cambiar para un observador si su estado inercial cambia.

O, toda teoría física debe ser matemáticamente similar para cada observador inercial, presentando a lo sumo variaciones dentro del rango de las condiciones iniciales de la misma.

O, las leyes del universo son las mismas sin que importe el marco de referencia inercial.

2. Segundo postulado (invariabilidad de c)

La Luz siempre se propaga en el vacío con una velocidad constante c que es independiente del estado de movimiento del cuerpo emisor y del estado de movimiento del observador.

Estas dos condiciones por sí mismas, no determinan completamente la teoría especial de la relatividad y es necesario añadir supuestos adicionales para constituir una axiomatización razonable de la teoría de la relatividad. Además el primer postulado, históricamente ha ocasionado cierta confusión, y llevó erróneamente a pensar que el formalismo de la teoría sólo era aplicable a sistemas de referencia inerciales

- LONGITUD, MASA Y TIEMPO RELATIVISTA

La relatividad en el tiempo, es la variación del tiempo por la velocidad para distintos sistemas de referencia (factor de Lorentz).

La longitud y la masa también varían, aunque se ha aplicado el mismo concepto (factor de Lorentz), esto es un error. (Contracción de Lorentz)

La variación de la longitud y masa es causado por la variación de la energia, la velocidad es una manifestación tridimensional de la energía en algunos casos, pero en todos los casos es la energía.

Así un electrón, cuando es acelerado en un acelerador de partículas, aumenta su masa, vemos su velocidad; pero cuando este mismo electrón absorve un fotón, aumenta su masa pero no varía su velocidad.

Así también su tamaño, por lo tanto, no es la velocidad sino la energía, lo que hace variar estas magnitudes.

-RELACION RELATIVISTA DE UNA MASA Y ENERGIA

La equivalencia entre la masa y la energía dada por la expresión de la teoría de la relatividad de Einstein.

indica que la masa conlleva una cierta cantidad de energía aunque la primera se encuentre en reposo, concepto ausente enmecánica clásica, esto es, que la energía en reposo de un cuerpo es el producto de su masa por su factor de conversión (velocidad de la luz al cuadrado), o que cierta cantidad de energía de un objeto en reposo por unidad de su propia masa es equivalente a la velocidad de la luz al cuadrado:

En la última fórmula la masa adquiere valor unitario como predeterminado de toda fracción, pudiendo adquirir, tanto la energía como la masa, diversos valores a única condición de que el resultado fuera la velocidad de la luz al cuadrado para que la equivalencia fuera correcta, esto dota la fórmula de cierta libertad de aplicación ya que es independiente de cualquier sistema de unidades, no obstante, actualmente se le aplica el sistema SI (en la fórmula anterior donde la velocidad de la luz se expresa en m/s, la energía en J y la masa en kg), aunque Einstein utilizara el CGS. En un Sistema de Unidades Naturales, c adquiere el valor 1 y la fórmula sería:

Donde se establece una igualdad entre Energía y Masa sin factor de conversión aparente. En teoría, el factor de conversión debe seguir aplicándose aunque su repercusión en el resultado sea 0.

La ecuación de extender la ley de conservación de la energía a fenómenos como la desintegración radiactiva. La fórmula establece la relación de proporcionalidad directa entre la energía E (según la definición hamiltoniana) y la masa m, siendo la velocidad de la luz c elevada al cuadrado la constante de dicha proporcionalidad.

También indica la relación cuantitativa entre masa y energía en cualquier proceso en que una se transforma en la otra, como en una explosión nuclear. Entonces, Epuede tomarse como la energía liberada cuando una cierta cantidad de masa m es desintegrada, o como la energía absorbida para crear esa misma cantidad de masa. En ambos casos, la energía (liberada o absorbida) es igual a la masa (destruida o creada) multiplicada por el cuadrado de la velocidad de la luz.

Energía en reposo = Masa × (Constante de la luz)2

-TEORIA CUANTICA Y EL EFECTO FOTOELECTRICO

Heinrich Hertz (1857-1894), científico alemán, fue el primero en observar el efecto fotoeléctrico, en 1887, mientras trabajaba en la generación de ondas de radio. Informó esta observación pero no se dedicó a explicarla

Este efecto, se trata de otro fenómeno que, al igual que la radiación de cuerpo negro, también involucra la interacción entre la radiación y la materia. Pero esta vez se trata de absorción de radiación de metales

Al incidir luz ultravioleta sobre el cátodo metálico (fotocátodo) se detecta el paso de una corriente eléctrica. Se trata de electrones que abandonan el cátodo (colector) y se dirigen al ánodo a través del vacío dentro del tubo. Los electrodos se hallan conectados a una diferencia de potencial de sólo unos pocos voltios.

Planck había llegado a la conclusión de que el traspaso de energía entre la materia y la radiación en el cuerpo negro ocurría a través de paquetes de energía. Sin embargo, no quiso

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