Interacción Nuclear y Comportamiento de la Luz: Conceptos Clave de Física Moderna

Interacción Nuclear Fuerte y Radiactividad

Interacción Responsable de la Actividad en el Núcleo

La interacción nuclear fuerte es la responsable de la actividad en el núcleo atómico. Sus principales características son:

• Es una fuerza atractiva de corto alcance.
• En su radio de acción, la fuerza es tan intensa que puede vencer la repulsión electrostática entre protones.
• No guarda relación con la carga eléctrica.

Ley de Desintegración Radiactiva

La velocidad de desintegración de una muestra radiactiva en cada instante es proporcional al número de núcleos presentes. (Fórmula)

Tipos de Emisiones Radiactivas

• Alfa: Compuesta por núcleos de helio-4. Su poder de penetración es escaso; sin embargo, por su elevada masa, es una radiación con gran capacidad de ionizar.
• Beta: Constituida por electrones. Su poder de penetración es más elevado y menos ionizante que la alfa. La emisión beta tiene lugar cuando un neutrón se transforma en un protón, un electrón y un antineutrino.
• Gamma: Es radiación electromagnética constituida por fotones muy energéticos. Tiene un poder de penetración muy alto, pero su capacidad de ionización es muy baja.

Energía de Enlace Nuclear

Es la energía que se le debe suministrar a un núcleo para disgregarlo en sus partículas constituyentes.

Energía de Enlace por Nucleón

Es la energía media que se debe suministrar a un núcleo para arrancarle uno de sus nucleones. (Fórmula)

Defecto de Masa

La masa de todos los núcleos, excepto el de ¹H, es siempre menor que la suma de las masas de sus nucleones correspondientes.

Naturaleza de la Luz y Fenómenos Ópticos

Teoría Corpuscular

La luz está formada por corpúsculos que son lanzados a gran velocidad por cuerpos emisores de luz. Estos corpúsculos son distintos para cada color y se mueven con un movimiento rectilíneo uniforme (MRU). Los graves problemas de esta teoría radican en que era incapaz de explicar los fenómenos de interferencia y difracción de la luz.

Teoría Ondulatoria

La luz está formada por ondas longitudinales semejantes a las ondas sonoras. Para su propagación, utiliza como soporte un medio elástico llamado éter lumínico. Lo que no puede explicar esta teoría es el efecto fotoeléctrico.

Reflexión

Fenómeno físico por el que la onda, al incidir sobre la superficie de separación de dos medios, es devuelta parcial o totalmente al primer medio con un cambio de dirección.

Refracción

Es el cambio en la dirección de propagación que experimenta una onda al pasar de un medio a otro diferente. En el segundo medio, la onda tiene distinta velocidad.

Ángulo Límite

Es un valor crítico del ángulo de incidencia de la luz sobre la superficie que separa dos medios. En el ángulo límite, parte de la luz se refleja y la luz que se refracta sale rasante a la superficie que separa ambos medios.

Efecto Fotoeléctrico

Cuando una superficie metálica pulida y limpia es iluminada con luz de frecuencia adecuada, expulsa electrones.

Teoría de Einstein del Efecto Fotoeléctrico

• Existe una frecuencia umbral para el efecto fotoeléctrico.
• El potencial de frenado solo depende de la frecuencia de la luz usada.
• La radiación electromagnética está formada por paquetes o cuantos de energía (fotones).
• La energía de cada fotón es: E = h x f
• El efecto fotoeléctrico es una interacción individual que se produce cuando un fotón de radiación incide sobre un electrón del metal y le cede su energía.

Doble Naturaleza de la Luz

La luz tiene una doble naturaleza: ondulatoria y corpuscular. Según el tipo de fenómeno, se manifiesta de una u otra manera, y no es necesario tener en cuenta ambas en la explicación de fenómenos.

Hipótesis de De Broglie

Toda partícula en movimiento tiene una onda asociada cuya longitud de onda es: (Fórmula)

Principio de Incertidumbre de Heisenberg

En el mundo macroscópico, es imposible realizar una medición sin modificar la situación de partida del sistema: medir es perturbar.