TAREA 13# A ´´ABSORCIÓN DE UN FOTÓN´´ B´´EMISIÓN DE UN FOTÓN.
Para comprender con detalle cómo funcionan los láseres hay que entender primero cómo se produce la emisión de luz a nivel de los átomos y, por tanto, hay que saber lo que es un átomo. Un átomo se puede considerar como un núcleo alrededor del cual se mueven unos electrones con unas energías bien determinadas. Los electrones no pueden poseer cualquier valor de la energía sino solamente unos valores bien definidos que se identifican como niveles, algo así como los peldaños de una escalera. Ahora bien, un electrón puede pasar de un nivel de energía a otro emitiendo o absorbiendo una unidad de luz (llamada fotón) con una energía igual a la diferencia entre los dos niveles de la transición.
El átomo se puede considerar como un núcleo rodeado por electrones que se mueven con unas energías bien definidas.
Cuando un electrón se encuentra en un nivel de energía elevado, tiende a caer espontáneamente a un nivel de energía inferior con la subsiguiente emisión de luz. Esto es lo que se llama emisión espontánea y es la responsable de la mayor parte de la luz que vemos. Por otro lado, un fotón puede estimular la caída de un electrón a un nivel inferior si tiene una energía igual a la diferencia entre los dos niveles, en ese caso se emitirá un segundo fotón idéntico al que ha inducido la transición. Esta es la llamada emisión estimulada. El proceso contrario, aquel en el que el fotón se absorbe induciendo la subida de un electrón a un nivel de energía superior, se llama absorción estimulada.
El hecho de que la emisión estimulada produzca dos fotones idénticos a partir de un fotón inicial es precisamente lo que permite amplificar la luz y es también responsable de que la luz generada por emisión estimulada sea coherente, es decir que las ondas electro-magnéticas que forman el haz de luz marchen “al paso”. Pero, para que sea posible amplificar la luz por emisión estimulada, es necesario además que en el medio activo haya un número mayor de electrones en el nivel de energía superior que en el inferior; esto es lo que se llama inversión de población. Si por el contrario hubiera más electrones en el nivel inferior que en el superior, entonces predominaría la absorción, y el medio amortiguaría la energía de la luz en vez de amplificarla.
La inversión de población es el “principio vital” de los láseres, y se consigue mediante el bombeo adecuado de ciertos materiales con niveles de energía electrónicos metaestables, es decir, con niveles de energía en los cuales los electrones tardan un tiempo relativamente largo en desexcitarse por emisión espontánea, lo cual favorece precisamente la acumulación de electrones en el estado de energía superior.
La luz láser se amplifica por emisión estimulada: por cada fotíon incidente se producen dos fotones idénticos.
El átomo se puede considerar como un núcleo rodeado por electrones que se mueven con unas energías bien definidas.TAREA 13#C ´´PREMIO NOBEL DE FÍSICA 1997:MANIPULACIÓN DE ÁTOMOS CON FOTONES´´
Ésta redacción nos menciona las contribuciones teóricas que hicieron falta para llevar acabo un proceso de enfriamento de átomos, siendo manipulados térmicamente por medio de absorción y emisión de fotones, usando un haz de luz láser, basándose en principios del efecto Doppler...
TAREA 13# D ´´RAYOS-X´´
Wilhelm Konrad von Roentgen
(Wilhelm Konrad o Conrad von Röntgen o Roentgen; Lennep, hoy Remscheid, actual Alemania, 1845 - Munich, 1923) Físico alemán. Estudió en el Instituto Politécnico de Zurich y posteriormente ejerció la docencia en las universidades de Estrasburgo (1876-1879), Giessen (1879-1888), Wurzburgo (1888-1900) y Munich (1900-1920). Sus investigaciones, al margen de su célebre descubrimiento de los rayos X, por el que en 1901 obtuvo el primer Premio Nobel de Física que se concedió, se centraron en diversos campos de la física, como los de la elasticidad, los fenómenos capilares, la absorción del calor y los calores específicos de los gases, y la conducción del calor en los cristales y la piezoelectricidad.
En 1895, mientras se hallaba experimentando con corrientes eléctricas en el seno de un tubo de rayos catódicos –tubo de cristal en el que se ha practicado previamente el vacío– observó que una muestra de platinocianuro de bario colocada cerca del tubo emite luz cuando éste se encuentra en funcionamiento. Para explicar tal fenómeno argumentó que, cuando los rayos catódicos (electrones) impactan con el cristal del tubo, se forma algún tipo de radiación desconocida capaz de desplazarse hasta el producto químico y provocar en él la luminiscencia. Posteriores investigaciones revelaron que el papel, la madera y el aluminio, entre otros materiales, son transparentes a esta forma de radiación; descubrió además que esta radiación velaba las placas fotográficas.
El físico alemán logró determinar que los rayos se propagaban en línea recta, y también demostrar que eran de alta energía, pues ionizaban el aire y no se desviaban por los campos eléctricos y magnéticos. Al no presentar ninguna de las propiedades comunes de la luz, como la reflexión y la refracción, W. C. Roentgen pensó erróneamente que estos rayos no estaban relacionados con ella. En razón, pues, de su extraña naturaleza, denominó a este tipo de radiación rayos X.
Roentgen intuyó inmediatamente la posibilidad de la aplicación del descubrimiento al campo de la Medicina, y llevó a cabo él mismo la primera observación radiográfica de los huesos. El 28 de diciembre de 1895, Roentgen hizo llegar a una revista científica y a los principales físicos de Europa un documento en el que detallaba su descubrimiento, acompañado de una radiografía de su propia mano. Entre los científicos que recibieron la comunicación se encontraba Poincaré, quien, el 24 de enero de 1896, lo mostró en la reunión semanal de la Académie des Sciences de París, y sugirió a su colega y amigoAntoine-Henri Becquerel, que estaba trabajando en las propiedades de las sales de uranio y de otras sustancias que manifestaban fluorescencia, que si los rayos X podían causar fluorescencia, tal vez algunas sustancias fluorescentes pudiesen emitir rayos X.
El descubrimiento de los rayos X supuso una revolución en los campos de la física y la medicina, y buena parte del mundo científico se volcó en su estudio. Su descubrimiento hizo que la radiología fuera contemplada como una rama de la ciencia y señaló el comienzo de la era de la electrónica, además de proveer a la medicina de un nuevo método de diagnóstico.
Por otra parte, los bulos acerca de las extraordinarias propiedades de los rayos X tuvieron un gran impacto social. Algunos ignorantes detractores intentaron vetarlos (decían que con ellos era posible ver a las mujeres desnudas), y los mercachifles se aprovecharon del desconocimiento general, al extremo de que varios fabricantes de ropa interior se enriquecieron notablemente vendiendo prendas anti-rayos X. El absurdo llegó hasta los legisladores; en el estado de Nueva Jersey se prohibió instalar rayos X en los gemelos de teatro para salvaguardar la intimidad de las coristas.
El inventor e industrial norteamericano 
Thomas Edison, enterado de la existencia del descubrimiento, se puso en contacto con el sabio alemán, insistiendo para comprarle la patente de los rayos X, a lo que Roentgen se negó rotundamente, pues consideraba los beneficios de su invento patrimonio de la humanidad. Aunque se resignó a no conseguir a la patente, Edison instaló en la Exposición Eléctrica de Nueva York de 1896 una atracción en la que por unas monedas se podía meter la mano frente a un aparato de rayos X que proyectaba los huesos sobre una pantalla fluorescente. El encargado de la atracción, después de unas semanas de trabajo, perdió la piel de la mano por quemaduras profundas y falleció a causa de la subsiguiente infección; fue la primera víctima de la historia de la radiación.
Thomas Edison, enterado de la existencia del descubrimiento, se puso en contacto con el sabio alemán, insistiendo para comprarle la patente de los rayos X, a lo que Roentgen se negó rotundamente, pues consideraba los beneficios de su invento patrimonio de la humanidad. Aunque se resignó a no conseguir a la patente, Edison instaló en la Exposición Eléctrica de Nueva York de 1896 una atracción en la que por unas monedas se podía meter la mano frente a un aparato de rayos X que proyectaba los huesos sobre una pantalla fluorescente. El encargado de la atracción, después de unas semanas de trabajo, perdió la piel de la mano por quemaduras profundas y falleció a causa de la subsiguiente infección; fue la primera víctima de la historia de la radiación.FUENTES:
http://www.biografiasyvidas.com/biografia/r/roentgen.htm
13#E ´´EFECTO COMPTON´´
Cuando se analiza la radiación electromagnética que ha pasado por una región en la que
hay electrones libres, se observa que además de la radiación incidente, hay otra de
frecuencia menor. La frecuencia o la longitud de onda de la radiación dispersada depende
de la dirección de la dispersión.
Sea λ la longitud de onda de la radiación incidente, y λ’ la longitud de onda de la radiación
dispersada. Compton encontró que la diferencia entre ambas longitudes de onda estaba
determinada únicamente por el ángulo θ de dispersión, del siguiente modo
Se explica el efecto Compton en términos de la interacción de la radiación electromagnética
con electrones libres, que suponemos inicialmente en reposo en el sistema de referencia del
observador.
En el efecto fotoeléctrico solamente hemos considerado que el fotón tiene una energía E=hf
. Ahora bien, un fotón también tiene un momento lineal p=E/c.
Esta relación no es nueva, sino que surge al plantear las ecuaciones que describen las ondas
electromagnéticas. La radiación electromagnética tiene momento y energía. Cuando
analicemos cualquier proceso en el que la radiación electromagnética interactúa con las
partículas cargadas debemos de aplicar las leyes de conservación de la energía y del
momento lineal.
En el caso del efecto fotoeléctrico, no se aplicó la ley de conservación del momento lineal
por que el electrón estaba ligado a un átomo, a una molécula o a un sólido, la energía y el
momento absorbidos están compartidos por el electrón y el átomo, la molécula o el sólido
con los que está ligado. La fórmula del efecto Compton se obtine a partir del estudio de un choque elástico entre un fotón y un electrón inicialmente en reposo.
Llegamos entonces a la conclusión de que podemos explicar la dispersión de la radiación
electromagnética por los electrones libres como una colisión elástica entre un fotón y un
electrón en reposo en el sistema de referencia del observador. A partir de las ecuaciones de
conservación del momento lineal y de la energía, se llega a la ecuación que relaciona
la longitud de onda de la radiación incidente λ con la longitud de onda de la radiación
dispersada λ’ y con el ángulo de dispersión θ .
FUENTES :
http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/ElefectoCompton_16340.pdf
http://www.clpu.es/en/science
FUENTES :
http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/ElefectoCompton_16340.pdf
http://www.clpu.es/en/science
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