7/24/2019 Presentacin - Modelos de La Luz - Arenas

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Modelos de la luzGermn Arenas Sicard

Fsico, Dr.rer.nat.Bogot, Febrero de 2011

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Por qu modelos?

La luz es algo que se da por asegurado; la mayora (todos?)de los seres vivos tenemos una respuesta frente a la luz.Tenemos todos una experiencia

Pero qu es la luz?

La respuesta estndar Es la forma de energa radiante(radiacin) que estimula los rganos de la visin; para elojo humano normal tiene longitudes de onda entre 400 y700 nanmetros y viaja a una velocidad cercana a 30cm/nanmetro puede sacarnos del problema, peroEs

cierta?http://www.play-hookey.com/optics/what_is_light.html,

consultada 21.02.2011

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http://www.play-hookey.com/optics/what_is_light.htmlhttp://www.play-hookey.com/optics/what_is_light.htmlhttp://www.play-hookey.com/optics/what_is_light.htmlhttp://www.play-hookey.com/optics/what_is_light.html

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Comportamientos de la luz

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Comportamientos de la luz

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Modelo Explicacin

En latn, Lucere (luz) tiene significado de brillante, claro. Lumen (luminosa) de luminaria, lmpara. Lux, una pequea lmpara.

El lumen (smbolo: lm) es la unidad del Sistema Internacional deMedidas para medir el flujo luminoso, una medida de lapotencia luminosapercibida por nuestros ojos.

El lux (smbolo lx) es la unidad derivada del Sistema

Internacional de Unidades para la iluminancia o nivel deiluminacin. Equivale a un lumen /m

A Short Etymological Dictionary of Modern English, consultado a travsde Google (21.02.2011)

http://www.compuphase.com/electronics/candela_lumen.htm

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http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Medidashttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Medidashttp://es.wikipedia.org/wiki/Flujo_luminosohttp://es.wikipedia.org/wiki/Unidades_derivadas_del_Sistema_Internacionalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidadeshttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidadeshttp://es.wikipedia.org/wiki/Iluminanciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Iluminaci%C3%B3n_f%C3%ADsicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Lumenhttp://es.wikipedia.org/wiki/Metro_cuadradohttp://es.wikipedia.org/wiki/Metro_cuadradohttp://es.wikipedia.org/wiki/Lumenhttp://es.wikipedia.org/wiki/Iluminaci%C3%B3n_f%C3%ADsicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Iluminanciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidadeshttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidadeshttp://es.wikipedia.org/wiki/Unidades_derivadas_del_Sistema_Internacionalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Flujo_luminosohttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Medidashttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Medidas

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Algo ms?

Cmo se genera la luz?

Por qu sale luz de

una vela encendida?

Por qu el color de la luzque sale de una vela?

Cmo se absorbe la luzen una hoja verde ?

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VisinFotografaCmarasEnerga solar

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Dos revoluciones en la concepcin delmundo. Siglos XIX y XX

Fsica Estadstica

Movimiento browniano

Existen los tomos?

Qu relacin hay entre lo micro y lomacroscpico?

Fsica Cuntica

Cmo son los tomos?

Cmo son las interacciones y la energa?

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Acerca de la Fsica (1)

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Acerca de la Fsica (2)

empec a creer que quien abandona una opinin que ya haabsorbido con la leche materna, para seguir otra, quecomparten slo infinitesimalmente pocos, y que es rechazadapor todas las escuelas y tambin en realidad parece ser una

enorme paradoja, que ste est necesariamente impulsadopor argumentos de fondo, si no completamente forzado, porrazonamientos ms eficaces

G. Galilei, Dilogo sobre dos grandes sistemas del Mundo,Jornada segunda.

E. Schrdinger, The British Journal for the Philosophy of Science,

3, (1952), 109-123 [B 12]

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Cmo actuamos frente alconocimiento?

Inter Aula Academiae Quaere Verum.

Escudo UN : Busca la verdad en las aulas de laacademia.

Nullius addictus jurare in verba magistri.

Royal Society : Nadie est obligado a jurar sobrelas palabras de su maestro.

Qu actitud tomamos frente al conocimiento

comprobado (en la prctica)?

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Es la Ciencia = la Verdad?

Una verdadconstruidasocialmente.

No est en los

libros.

Depende delcontextosociocultural.

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Modelos (representaciones) de cmose comporta la luz

Modelos cercanos a la experiencia

Modelos medianamente abstractos

Modelos muy abstractos

Cundo los empleamos?

Por qu? Para qu?

Es la naturaleza de la luz igual a la naturalezade nuestro modelo?

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Modelos cercanos a la experiencia

Un primer modelo: la luz se comporta comolas partculas mecnicas (Newton).

Un segundo modelo: la luz se comporta comolas ondas (electromagnticas)

Qu explica cada uno?

Qu deja sin explicar?

Qu dificultades ignora?

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Algunos modelos

Primer modelo: la luz se comporta como laspartculas mecnicas.

Movimiento de la luz en lnea recta (ptica

geomtrica, rayos de luz), reflexin yrefraccin de la luz.

En la actualidad se resuelven la mayora de las

tareas de la ptica con base en este modelo.

Dificultad: principio de Fermat

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Otros modelos

Segundo modelo: la luz se comporta como lasondas (electromagnticas)

Superposicin de ondas, difraccin,

interferencia de la luz.

Ejemplo: separacin de la luz blanca en colores,hologramas de seguridad, efectos diversos.

Dificultad: las fuentes de las ondas

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Modelos medianamente abstractos

El modelo electromagntico.

Dispersin de la luz (cielo azul y atardecer

rojo).El modelo de Fourier.

Intensidad de la luz en varios fenmenos.

El modelo cuntico.Generacin y absorcin de la luz.

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Modelos ms abstractos

ptica moderna y fotnica.

Tecnologa ptica actual, por ejemplo decomunicaciones.

Qu explica cada uno de ellos?

Qu deja sin explicar?Qu dificultades ignora?

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Habra un modelo unificado?

Nuevas condiciones metafsicas.

El proceso de clculo cuntico.

El modelo de fasores y la probabilidad.

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Un ejemplo: el modesto interruptorelctrico (explicacin simple)

David M. Harrison, Dept. of Physics, Univ. of Toronto

http://www.upscale.utoronto.ca/PVB/Harrison/Flash/

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El mismo sistema en detallesmicroscpicos (ms complejo)

La corriente elctrica en los metales es, ante todo,resultado del movimiento (lento) de muchsimasportadoras de carga, electrones.

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El clculo de cmo pasaran loselectrones las barreras

La probabilidad de paso se parece a la de una onda.

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Otro clculo de la probabilidad de llegada de loselectrones, con evidencia experimental!

Difraccin de electrones (daguerrotipo de dios

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Aplicaciones

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Estructura de los cristales, interacciones electrn-onda mecnica, etctera

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Retornamos al movimiento de la luz

El movimiento de laspartculas de luz(fotones, 1923) entre el

emisor y el receptor.Lo que vemos es elresultado del paso demiles de millones defotones, no de unosolo.

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Receta de clculo

Cada uno de los fotones puede tomar caminos distintos.

Para encontrar el patrn que forman todos, tome todos loscaminos posibles; cada uno con una probabilidad propia;sume esas probabilidades como vectores (regla de suma) y

calcule el cuadrado de la amplitud que obtenga. Ese cuadrado (que depende del aqu y el all) es la

probabilidad de que haya una intensidad luminosa grande

all.

Debe realizarse el clculo para cada punto all, en el que sedesee obtener la intensidad relativa.

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Representacin grfica

Diagrama de la suma de amplitudes de probabilidad yla explicacin de dos experimentos.

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Otras consecuencias

Feynman R.P., Electrodinmica Cuntica: la extraateora de la luz y la materia, Madrid, Alianza Editorial,2007.

El resultado del clculo usando el mtodo deFeynman no es nuevo, pero lo explica de mododistinto. Lo que s es nuevo es la interpretacin; porejemplo se explica en ptica la propagacin, la

reflexin y la refraccin de la luz con un principio demnimo tiempo, el principio de Fermat. El

problema de la explicacin teleolgica simplementedesaparece.

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Otras consecuencias

El mtodo de Feynman explica adems la interaccinelctrica entre partculas cargadas como unintercambio de fotones. Los clculos

correspondientes han resultado en prediccionesextraordinariamente cercanas a los resultadosexperimentales.

Los mtodos de la Electrodinmica Cuntica han

servido, adems, para desarrollar la teora de lasfuerzas entre partculas en el ncleo atmico, lacromodinmica cuntica.

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Terminaremos (por hoy) con una frase de R.P.Feynman:

La luz se comporta como las partculas

Esto, sobre todo, deben grabarse aquellos a

quienes posiblemente en la escuela les

narraron del carcter ondulatorio de la luz

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