Radiación Nuclear: Alfa, Beta y Gamma

La radiación alfa está constituida por núcleos de ⁴₂He que son emitidos por los núcleos atómicos. Su carga es Q = +2e. La radiación beta está formada por electrones rápidos procedentes de neutrones que se desintegran en el núcleo, dando lugar a un protón y a un electrón. Su carga es Q = -e. La radiación gamma es radiación electromagnética (fotones). Su carga y su masa son nulas. En cuanto a su penetración, la radiación alfa es la menos penetrante, le sigue la radiación beta, y por último, la más penetrante es la radiación gamma.

Fuerza Electrostática sobre Partículas Cargadas

La dirección y sentido de la fuerza que actúa sobre una partícula cargada en un campo eléctrico (E) dependen del signo de su carga (q):

• Si q > 0: La fuerza tiene la misma dirección y sentido que E. Por lo tanto, la partícula se desplazará hacia las regiones de menor potencial electrostático.
• Si q < 0: La fuerza tiene la misma dirección que E, pero sentido contrario. Por lo tanto, la partícula se desplazará hacia las regiones de mayor potencial electrostático.

Ley de Faraday-Lenz: Inducción Electromagnética

La fuerza electromotriz (FEM) que da lugar a la corriente eléctrica inducida en un circuito, como consecuencia de la variación del flujo magnético que lo atraviesa, es igual a la rapidez con la que varía dicho flujo, cambiada de signo. Se expresa como:

E = -dΦ_m/dt

Por ejemplo, si un imán se está aproximando a una espira, aumenta el número de líneas de campo que atraviesan la superficie de la espira y, por consiguiente, aumenta el flujo del campo magnético a través de esta, generando una FEM inducida.

El Ojo Humano y los Defectos de Visión

El ojo humano puede enfocar imágenes de objetos situados entre un punto remoto y un punto próximo. Se definen de la siguiente manera:

• El punto remoto de un ojo es el lugar más lejano donde puede estar un objeto para distinguirlo con nitidez.
• El punto próximo de un ojo es el lugar más cercano en el que puede estar un objeto para distinguirlo con nitidez.

Para un ojo normal o emétrope, el punto remoto está en el infinito y el punto próximo está aproximadamente a 25 cm.

Defectos de Visión Comunes: Miopía e Hipermetropía

• Una persona miope puede enfocar los objetos cercanos, pero no ve claramente los lejanos. Esto se debe a que su punto remoto se encuentra a una distancia finita, y su punto próximo está más cerca de lo normal.
• Una persona hipermétrope tiene dificultades para enfocar los objetos cercanos. Esto se debe a que su punto próximo está más lejos de lo normal, y su punto remoto está más alejado que el de un ojo normal.

Energía de Enlace Nuclear

La energía de enlace de un núcleo es la energía asociada al defecto másico de este. Con esta idea de base, también podemos decir que:

• Es la energía liberada por los nucleones aislados al unirse para formar el núcleo.
• Es la energía que hay que aportar para descomponer el núcleo en sus nucleones.

La energía de enlace por nucleón es el cociente entre la energía de enlace y el número másico.

Fenómenos Ondulatorios: Interferencia

La interferencia se define como la superposición de dos o más movimientos ondulatorios en un punto. La interferencia de ondas requiere que los focos sean coherentes, es decir, que se mantenga una diferencia de fase constante.

Los fenómenos de interferencia se rigen por el Principio de Superposición, que establece: “Si dos o más ondas se propagan a través de un medio, la función de onda resultante en cualquier punto en el que coincidan es la suma de dichas funciones de onda.”

A consecuencia de la superposición de ondas, en el punto donde esta tiene lugar, puede producirse una intensificación, un debilitamiento o incluso la anulación de la perturbación.

Ejemplo: Interferencia de Ondas Armónicas

En el caso de dos ondas armónicas (y e y’) de igual amplitud, longitud de onda y frecuencia, aparecen interferencias constructivas o destructivas en un punto P, según las diferencias de recorrido desde este punto P a los focos emisores de ambas. En la interferencia constructiva, la amplitud de la onda resultante en P es 2A; en la interferencia destructiva, la amplitud de la onda resultante en P es cero.

El Experimento de Young de la Doble Rendija

El experimento de Young de la doble rendija permite visualizar la interferencia de las ondas luminosas. Fue realizado por Thomas Young en 1801 y constituyó un apoyo decisivo en favor de las tesis que consideraban a la luz como un fenómeno de naturaleza ondulatoria. El experimento consiste en disponer de una fuente de luz monocromática F que ilumina una pantalla A con dos rendijas R1 y R2. Las rendijas actúan como focos emisores, y las ondas producidas que emergen de estas son coherentes, ya que proceden de la misma fuente luminosa. Las ondas interfieren produciendo un patrón de interferencia en la pantalla B, que consiste en una sucesión de franjas brillantes y oscuras.

Óptica Geométrica: Reflexión y Refracción

Cuando una onda luminosa alcanza la superficie de separación de dos medios transparentes de distinta naturaleza, parte de ella se refleja, mientras que otra parte se refracta.

Leyes de la Reflexión

1. El rayo incidente, la normal a la superficie en el punto de incidencia y el rayo reflejado están situados en el mismo plano.
2. El ángulo de incidencia (i) y el de reflexión (r’) son iguales.

Leyes de la Refracción

1. El rayo incidente, la normal a la superficie en el punto de incidencia y el rayo refractado están situados en el mismo plano.
2. La razón entre el seno del ángulo de incidencia (i) y el seno del ángulo de refracción (r) es una constante igual a la razón entre las respectivas velocidades de propagación del movimiento ondulatorio.

Conceptos Fundamentales de Ondas

Una onda se define como una perturbación de una magnitud física que se propaga en una región del espacio en todo instante de tiempo, siguiendo la denominada ecuación de ondas. En este fenómeno no implica transporte de materia, sino de energía y momento lineal.

Tipos de Ondas y Ecuación General

Como ejemplo de onda longitudinal podemos citar el sonido en el aire, y la propagación de una perturbación en una cuerda como ejemplo de onda transversal.

La ecuación de una onda armónica plana (transversal) se puede escribir como:

y(x,t) = A sen(kx ± ωt)

Donde:

• A es la amplitud de la onda (máximo valor de la perturbación asociada a la magnitud y).
• k es el número de ondas.
• ω es la frecuencia angular.
• λ (periodo espacial) es la longitud de onda.
• T (periodo temporal) es el periodo.