EL CUERPO GRIS

El cuerpo gris es un tipo especial de superficie no negra en el que el poder emisivo monocromático es independiente de la longitud de onda de la radiación emitida. Las características de superficie gris la poseen en grado bastante elevado ciertos materiales, como el pizarrón.

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RADIACION DEL CUERPO NEGRO

Cuando un cuerpo es calentado emite radiación electromagnética en un amplio rango de frecuencias. El cuerpo negro (ideal) es aquel que además absorbe toda la radiación que llega a él sin reflejarla, de tal forma que sólo emite la correspondiente a su temperatura. A fines del siglo XIX fue posible medir la radiación de un cuerpo negro con mucha precisión. La intensidad de esta radiación puede en principio ser calculada utilizando las leyes del electromagnetismo. El problema de principios del siglo XX consistía en que si bien el espectro teórico y los resultados experimentales coincidían para bajas frecuencias (infrarrojo), estos diferían radicalmente a altas frecuencias. Este problema era conocido con el provocativo nombre de “la catástrofe ultravioleta”, ya que la predicción teórica diverge a infinito en ese límite.

Quien logró explicar este fenómeno fue Max Planck, en 1900, que debió para ello sacrificar los conceptos básicos de la concepción ondulatoria de la radiación electromagnética. Para resolver la catástrofe era necesario aceptar que la radiación no es emitida de manera continua sino en cuantos de energía discreta, a los que llamamos fotones. La energía de estos cuantos E=h x f es proporcional a su frecuencia y a la llamada constante de Planck, h = 6.6 10^-34 Joule x segundo, una de las constantes fundamentales de la física moderna. Cuando la frecuencia de la radiación es baja el efecto de la discretización se vuelve despreciable debido al minúsculo valor de la constante de Planck, y es perfectamente posible pensar al sistema como continuo, tal como lo hace el electromagnetismo clásico. Sin embargo, a frecuencias altas el efecto se vuelve notable.

En 1905, Einstein utilizaría el concepto de fotón para explicar otro fenómeno problemático en el marco de la física clásica, la generación de una corriente eléctrica al aplicar luz monocromática sobre un circuito formado por chapas metálicas, conocido como el efecto fotoeléctrico. Einstein obtendría tiempo después el Premio Nobel por este importante hallazgo teórico.

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CONSTANTE DE PLANCK

La constante de Planck, simbolizada con la letra h, es una constante física usada para describir el nivel de energía de los cuantos en fórmulas como la ecuación de Schrödinger. Desempeña un papel central en la teoría de la mecánica cuántica y recibe su nombre de su descubridor, Max Planck, uno de los padres de dicha teoría.

La constante de Planck también es utilizada al medir la energía de los fotones, tal como en la ecuación E = hν, donde E es la energía, h es la constante de Planck, y ν es la frecuencia de la onda lumínica.La constante de Planck se utiliza para describir la cuantización, un fenómeno que ocurre en las particulas elementales subatómicas como electrones y fotones en los cuales ciertas propiedades físicas ocurren en cantidades fijas, en lugar de tomar un rango continuo de posibles valores.

La constante de Planck tiene dimensiones de energía multiplicada por tiempo, que también son las dimensiones de la acción. En las unidades del SI la constante de Planck se expresa en julios-segundo. Sus dimensiones también pueden ser escritas como momento por distancia (N•m•s), que también son las dimensiones del momento angular. Frecuentemente la unidad elegida es el eV•s, por las pequeñas energías que frecuentemente se encuentran en la física cuántica.

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EFECTO FOTO ELECTRICO

Se llama efecto fotoeléctrico la liberación (total o parcial) de los electrones de enlaces con átomos y moléculas de la sustancia bajo acción de la luz (visible, infrarroja y ultravioleta).Si los electrones salen fuera de la sustancia el efecto fotoeléctrico se denomina externo. El efecto fotoeléctrico se observa en los metales.La imagen de abajo muestra un recipiente provisto de una ventanilla de cuarzo que es transparente para la radiación óptica. Dentro del recipiente se encuentra una placa metálica K (cátodo), conectada al polo negativo de la pila, y una placa A (ánodo), conectada al polo positivo de la pila. Al iluminarse la placa K, entre ésta y la placa A se produce una corriente (corriente fotoeléctrica) que puede medirse con el galvanómetro G. Como en el recipiente existe un vacío, la corriente se produce exclusivamente por los electrones (fotoelectrones) que se desprenden de la placa iluminada.

Hay tres características fundamentales del efecto fotoeléctrico.

1. La corriente fotoeléctrica de saturación ( o sea, el número máximo de electrones liberados por la luz en 1 s) es directamente proporcional al flujo luminoso incidente.

2.La velocidad de los fotoelectrones crece con el aumento de la frecuencia de la luz incidente y no depende de su intensidad.

3.Independientemente de la intensidad de la luz el efecto fotoeléctrico comienza sólo con frecuencia mínima determinada ( para el metal dado) de la luz que se denomina frecuencia de corte o umbral.

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SEGUNDA LEY DE KIRCHOFF

2. LEY DE LAS MALLAS O LAS TENSIONES

En toda malla la suma de todas las caídas de tensión es igual a la suma de todas las subidas de tensión.Un enunciado alternativo es:En toda malla la suma algebraica de las diferencias de potencial eléctrico debe ser 0 (cero).

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PRIMERA LEY DE KIRCHOFF

1.LEY DE LOS NODOS O LEY DE LAS CORRIENTES

En todo nodo, donde la densidad de la carga no varíe en un instante de tiempo, la suma de corrientes entrantes es igual a la suma de corrientes salientes.La suma (algebraica) de todas las intensidades que entran y salen por un Nodo (empalme) es igual a 0 (cero)Un enunciado alternativo es:En todo nodo la suma algebraica de corrientes debe ser 0 (cero).

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CAPACITORES

Se llama capacitor a un dispositivo que almacena carga eléctrica. El capacitor está formado por dos conductores próximos uno a otro, separados por un aislante, de tal modo que puedan estar cargados con el mismo valor, pero con signos contrarios.En su forma más sencilla, un capacitor está formado por dos placas metálicas o armaduras paralelas, de la misma superficie y encaradas, separadas por una lámina no conductora o dieléctrico. Al conectar una de las placas a un generador, ésta se carga e induce una carga de signo opuesto en la otra placa. Por su parte, teniendo una de las placas cargada negativamente (Q-) y la otra positivamente (Q+) sus cargas son iguales y la carga neta del sistema es 0, sin embargo, se dice que el capacitor se encuentra cargado con una carga Q.Los capacitores pueden conducir corriente continua durante sólo un instante (por lo cual podemos decir que los capacitores, para las señales continuas, es como un cortocircuito), aunque funcionan bien como conductores en circuitos de corriente alterna. Es por esta propiedad lo convierte en dispositivos muy útiles cuando se debe impedir que la corriente continua entre a determinada parte de un circuito eléctrico, pero si queremos que pase la alterna.

Voltage o potencial electrico:v= U/q

Voltaje entre dos cargas:v= KQ/r

Voltaje producido por una placa:v=2πkσd

Diferencia de PotencialΔv= V2- V1

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