Fisikako Kontzeptu Garrantzitsuenak: Kepler, Errefrakzioa, Fusioa, Fotoelektrikoa, Coulomb eta Kamera

Keplerren Legeak

Kepler: Keplerrek XVII. mendean enuntziatutako lege enpirikoak dira, planetak Eguzkiaren inguruan deskribatzen dituztenak. Hiru dira:

1. Lehen Legea (Orbita Eliptikoak): Planetek orbita lau eliptikoak deskribatzen dituzte, Eguzkia foku batean kokatuta dagoelarik.
2. Bigarren Legea (Eremuen Legea): Planeta baten Eguzkiarekiko posizio-bektoreak eremu berdinak ekortzen ditu denbora-tarte berdinetan. Hau da, abiadura areolarra konstantea da. Horrek esan nahi du zenbat eta hurbilago egon Eguzkitik, orduan eta handiagoa dela planetaren abiadura. Lege hau momentu angeluarraren kontserbazio-printzipioaren ondorioa da.
3. Hirugarren Legea (Periodoen Legea): Planeten biraketa-periodoen karratuak Eguzkiarekiko batez besteko distantzien kuboekiko proportzionalak dira. Ondorio bat da planeten abiadura lineala ez dela konstantea, baizik eta erradio orbitalaren araberakoa dela: zenbat eta txikiagoa izan deskribatzen duen orbita, orduan eta azkarrago biratzen du planetak.

Keplerren legeak teorikoki frogatu ziren geroago, Newtonen legeen bidez.

Errefrakzioa

Uhin batek errefrakzio-indize desberdineko bi inguruneren bereizte-azalerari eragiten dionean, uhinaren zati bat islatu egiten da eta beste zati bat errefraktatu (beste ingurunera transmititzen da). Islapenaren eta errefrakzioaren legeek honako hau esaten digute:

• Izpi intzidenteak, islatuak eta errefraktatuak plano berean daude, intzidentzia-plano deiturikoa, gainazalarekiko perpendikularra dena.
• Intzidentzia-angelua (i) eta islapen-angelua (r) berdinak dira.
• Intzidentzia-angelua eta transmisio- edo errefrakzio-angelua Snellen legeak lotzen ditu: n₁ sin(i) = n₂ sin(R), non n₁ eta n₂ lehen eta bigarren inguruneetako errefrakzio-indizeak diren.

Snellen legearen arabera, argia errefrakzio-indize handiagoko ingurune batera igarotzen bada, izpiak normalera hurbiltzen dira (normaletik urruntzen dira bigarren inguruneak errefrakzio-indize txikiagoa badu). Snellen legea bi inguruneetako argiaren abiaduren arabera ere adieraz daiteke, n = c/v dela kontuan hartuta. Honela: sin(i)/sin(R) = v₁/v₂ = n₂/n₁.

Fusio Nuklearra

Fusioa erreakzio nuklear mota bat da, non masa txikiko bi atomo elkartu egiten diren atomo pisutsuago bat osatzeko, prozesuan energia kantitate handia askatuz. Adibidez:

²H + ³H → ⁴He + n + Energia

• Alderatze elektrostatikoa gainditzeko behar den energia oso handia da.
• Behin kate-erreakzioa hasita, askatutako energiak erreakzioa mantentzen du.
• Prozesu ez-kontrolatuak:
  • Hidrogeno-isotopoak elkartuz → Helio
  • Presio handia behar da → Tenperatura baxuagoa behar da (15 milioi gradu < 150 milioi gradu)
  • Hidrogeno-lehergailuak: Bero asko behar da → Bonba atomikoak piztu behar dira lehenengo.
• Prozesu kontrolatuak:
  • Fase esperimentalean daude.
  • 150 milioi gradu behar dira.
  • Oraingoz ez dira errentagarriak → ITER proiektuak errentagarritasuna bilatzen du.
• Abantailak:
  • Erregai merkea: Itsasoko uretan dagoen deuterioa (hidrogeno-2).
  • Ez du hondakin erradioaktiborik sortzen.

Masa-galera eta Energia

Fusioan masa galtzen da. Energia = Materiaren galera. A + B → C + D (m_A + m_B) > (m_C + m_D). Masa-galera hori energia bihurtzen da, Einsteinen ekuazioaren arabera: E = Δm · c².

Efektu Fotoelektrikoa

Hertzek aurkitu eta deskribatu zuen 1887an. Gainazal metaliko batzuk argipean (ikuskorra/ultramorea) jartzean, elektroiak igortzen dituzte.

Fenomenoaren Ezaugarriak

• Igorritako elektroien kopurua argiaren intentsitatearekiko proportzionala da.
• Igorpena f₀ atari-maiztasunetik aurrera bakarrik gertatzen da.
  • (Fisika Klasikoarentzat (FK) azaldu ezina): Argi-intentsitatea nahikoa izanez gero, gertatu beharko litzateke edozein maiztasunetan.
• Maiztasuna handituz gero (f₀-tik gora), igorritako elektroien abiadura handitzen da (FK-rentzat azaldu ezina).
• Argia itzaltzean, elektroiak ez dira igortzen.
  • (FK-rentzat azaldu ezina): Intentsitatea txikia balitz, atzerapena egon beharko litzateke elektroiak igortzeko.

Einsteinen Azalpena (1905)

Einsteinek efektu fotoelektrikoa azaldu zuen Planken teoria kuantikoa erabiliz:

• Erradiazio elektromagnetikoak igorritako energia kuantifikatuta dago: energia-kuanto bakoitzari fotoi deritzo, eta bere energia E = hf da, non h Planken konstantea den eta f fotoiaren maiztasuna.
• Fotoien bidezko azalpena:
  • Intentsitatea aldatzean, maiztasuna konstante mantentzen da → E = h · f → Fotoiaren energia konstantea da.
  • Metaletik elektroiak erauzteko, energia jakin bat behar da. Metal bakoitzak bere erauzte-lana du.
  • Metalak fotoi bat xurgatzen du → Energia hartzen du → Elektroia askatzen da, eta soberako energia abiadura bihurtzen da: E_Z = hf - W.
• Atari-maiztasuna (f₀): Efektua lortzeko behar den argi-maiztasun minimoa da (metalaren araberakoa), eta erauzte-lanarekin erlazionatuta dago: W = hf₀.
• Energia zinetikoa: E_Z = hf - hf₀ = h(f - f₀).
• Ondorioak: Xurgatutako energia = Elektroia ateratzeko behar den energia + Soberako energia. hf = hf₀ + E_Z.
  • Efektua gerta dadin: E_fotoi ≥ Erauzte-lana (W).
  • Argi-intentsitatea handitzean, fotoi kopurua handitzen da, eta ondorioz, korronte elektrikoa handitzen da, baina energia zinetikoa konstante mantentzen da.
  • Efektua fotoi bakoitzeko gertatzen denez, eta ez energia txikiko fotoi askoren bidez, ez dago atzerapenik elektroien igorpenean.

Coulomben Legea

Karga elektrikoa duten partikulen arteko indarren legea da. Bi karga puntualen arteko erakarpen- edo aldarapen-indarra bi kargen biderkadurarekiko zuzenki proportzionala da eta beraien arteko distantziaren karratuarekiko alderantziz proportzionala da: F = K(Q₁ · Q₂)/r².

Indarren Ezaugarriak

• Modulua: Coulomben legearen araberakoa.
• Norabidea: Kargak lotzen dituen zuzenarena.
• Urrutiko indarrak: Ez dute kontaktu fisikorik behar.
• Ez dute ingurune materialik behar hedatzeko.
• Akzio-erreakzio indarrak: F₁₂ = -F₂₁.
• Gainezarmen-printzipioa betetzen dute: Indar erresultantea indar guztien batura bektoriala da.
• Noranzkoa: Kargen arabera:
  • + + → Aldarapen-indarrak.
  • + - → Erakarpen-indarrak.
  • - - → Aldarapen-indarrak.

Eremu Elektrikoa eta Intentsitatea

Eremuaren intentsitateak puntu batean karga positibo unitate bat jarriz gero egongo litzatekeen indarra adierazten du: E = F/q = K Q/r².

Adierazpena: Eremu-lerroak

Karga positibodun partikula batek eremuan zehar egingo lukeen ibilbidea adierazten dute.

• Norabidea: Intentsitatearen (E) berdina.
• Erradialak dira:
  • Karga positiboa: Lerroak kanporantz zuzenduta daude.
  • Karga negatiboa: Lerroak barrurantz zuzenduta daude.

Kamera

Irudiak antzemateko tresna optikoa da.

Osagaiak

• Sistema optiko bat (Objektiboa): Objektuaren irudi erreala eta alderantzikatua hartzailearen gainean proiektatzen du.
• Hartzaile fotosentikor bat.

Elementuak

• Gorputza: Funtsean, kamera iluna da. Atzealdean, objektuaren irudi erreal eta alderantzizkoa eratzen den lekuan, xafla edo film fotografiko sentikorra ipintzen da.
• Objektiboa: Islatutako argia biltzen duen sistema konbergentea da. Kasu sinpleenean, lente konbergente bakarra da. Helburua: akatsik gabeko irudia sortzea, fokatze-sakontasun handiarekin.
• Fokatze-sakontasuna: Objektuak aldi berean fokatu ditzakeen punturik hurbilenaren eta urrunenaren arteko distantzia da.
• Bisorea: Irudia enkoadratzeko balio du, nahi den zatia filmean agertzen dena izan dadin.
• Obturadorea: Esposizio-denbora kontrolatzeko dispositiboa da.
• Esposizio-denbora: Argia pelikulara iristen dagoen denbora da.
• Diafragma: Objektiboaren diametroa erregulatzeko balio du, eta horrela, filmera iristen den argi-kantitatea kontrolatzen da. Egitura: elkarren gainean ezarritako xaflatxo metalikoen eraztuna da.
• Kriskagailua: Kliskatzean, argia pasatzen uzteko balio du, obturadorea irekiz, argazkia atera dadin.

Funtzionamendua

Giza begiaren antzekoa da.

Antzekotasunak

• Objektiboa = kristalinoa
• Diafragma = irisa
• Kamera iluna = esklerotika
• Film sentikorra = erretina
• Irekiera-angelua: Kamera > Begia → Ikus-eremua handiagoa da kameran.

Objektuen fokatzea lortzeko, lentearen eta pelikularen arteko distantzia doitu egin behar da, argazkia egin nahi zaion objektuaren irudia film sentikorrean eratzeko moduan. Kameran sartzen den argi-kantitatea, argiztapen-denboraren bidez eta diafragmaren irekieraren bitartez erregulatzen da.