Conceptos Básicos Dispersión de Luz

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  Un campo electromagnético es un campo físico, de tipo tensorial, producido por aquellos elementos cargados eléctricamente, que afecta a partículas con carga eléctrica. Convencionalmente, dado un sistema de referencia, el campo electromagnético se divide en una "parte eléctrica" y en una " parte magnética". Sin embargo, esta distinción no puede ser universal sino dependiente del observador . Así un observador en movimiento relativo respecto al sistema de referencia medir efectos eléctricos y magnéticos diferentes, que un observador en reposo respecto a dic!o sistema. sto ilustra la relatividad de lo que se denomina "parte eléctrica" y "parte magnética" del campo electromagnético. Como consecuencia de lo anterior tenemos que ni el "vector" campo eléctrico ni el "vector" de inducción magnética se comportan genuinamente como magnitudes sicas de tipo vectorial,  si no que #untos con sti tuy en un tensor  para el que sí e$isten leyes de transformación físicamente esperables. Un dipolo eléctrico es un sistema de dos cargas de signo opuesto e igual magnitud cercanas entre sí. %os dipolos aparecen en cuerpos aislantes dieléctricos.  A diferencia de lo que ocurre en los materiales conductores, en los aislantes los electrones no son libres. Al aplicar un campo eléct rico a un dielé ctric o aislan te éste se polari&a dando lugar a que los dipolo s eléctricos se reorienten en la dirección del campo disminuyendo la intensidad de éste. s el caso de la molécula de agua, aunque tiene una carga total neutra 'igual n(mero de protones que de electrones), presenta una distribución asimétrica de sus electrones, lo que la convierte en una molécula polar, alrededor del o$ígeno se concentra una densidad de carga negativa, mientras que los n(cleos de !idrógeno quedan desnudos, desprovistos parcialmente de sus electrones y manifiestan, por tanto, una densidad de carga positiva. *or eso en la prctica, la molécula de agua se comporta como un dipolo.  Así se establecen interacciones dipolo+dipolo entre las propias moléculas de agua, form ndose enlaces o puentes de !idrógeno. %a carga parcial negativa del o$ígeno de una molécula e#erce atracción electrosttica sobre las cargas parciales positivas de los tomos de !idrógeno de otras moléculas adyacentes.

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Uncampo electromagnticoes uncampofsico, de tipotensorial, producido por aquellos elementos cargados elctricamente, que afecta a partculas con carga elctrica.Convencionalmente, dado un sistema de referencia, el campo electromagntico se divide en una "parte elctrica" y en una "parte magntica". Sin embargo, esta distincin no puede ser universal sino dependiente delobservador. As un observador en movimiento relativo respecto al sistema de referencia medir efectos elctricos y magnticos diferentes, que un observador en reposo respecto a dicho sistema. Esto ilustra la relatividad de lo que se denomina "parte elctrica" y "parte magntica" del campo electromagntico. Como consecuencia de lo anterior tenemos que ni el "vector" campo elctrico ni el "vector" de induccin magntica se comportan genuinamente como magnitudes fsicas de tipovectorial, sino que juntos constituyen untensorpara el que s existen leyes de transformacin fsicamente esperables.

Undipolo elctricoes un sistema de dos cargas de signo opuesto e igual magnitud cercanas entre s.Los dipolos aparecen en cuerpos aislantesdielctricos. A diferencia de lo que ocurre en los materialesconductores, en los aislantes los electrones no son libres. Al aplicar un campo elctrico a un dielctrico aislante ste sepolarizadando lugar a que los dipolos elctricos se reorienten en la direccin del campo disminuyendo la intensidad de ste.Es el caso de lamolcula de agua, aunque tiene una carga total neutra (igual nmero de protones que de electrones), presenta una distribucin asimtrica de sus electrones, lo que la convierte en una molcula polar, alrededor del oxgeno se concentra una densidad de carga negativa, mientras que los ncleos de hidrgeno quedan desnudos, desprovistos parcialmente de sus electrones y manifiestan, por tanto, una densidad de carga positiva. Por eso en la prctica, la molcula de agua se comporta como un dipolo.As se establecen interacciones dipolo-dipolo entre las propias molculas de agua, formndose enlaces opuentes de hidrgeno. La carga parcial negativa del oxgeno de una molcula ejerce atraccin electrosttica sobre las cargas parciales positivas de los tomos de hidrgeno de otras molculas adyacentes.

Laradiacin electromagnticaes un tipo decampo electromagnticovariable, es decir, una combinacin decampos elctricosymagnticososcilantes, que se propagan a travs del espacio transportandoenergade un lugar a otro.1La radiacin electromagntica puede manifestarse de diversas maneras comocalor radiado,luz visible,rayos Xorayos gamma. A diferencia de otros tipos deonda, como elsonido, que necesitan un medio material para propagarse, la radiacin electromagntica se puede propagar en elvaco. En el siglo XIX se pensaba que exista una sustancia indetectable, llamadater, que ocupaba el vaco y serva de medio de propagacin de las ondas electromagnticas. El estudio terico de la radiacin electromagntica se denominaelectrodinmicay es un subcampo delelectromagnetismo.

Dispersin Ramano el denominadoEfecto Ramanes una dispersininelsticade unfotn. Cuando laluzes dispersada de untomoomolcula, la mayora de losfotones son dispersados elsticamente (Dispersin de Rayleigh). Los fotones dispersados tienen la misma energa (frecuencia) y, por lo tanto, la mismalongitud de ondaque los fotones incidentes. Sin embargo, una pequea fraccin de la luz (aproximadamente 1 en 107fotones) es dispersado pticamente a frecuencias diferentes, mayormente inferiores, que la frecuencia de los fotones incidentes.

Elmovimiento brownianoes el movimiento aleatorio que se observa en algunas partculas microscpicas que se hallan en un medio fluido (por ejemplo, polen en una gota de agua).Elefecto Doppler, llamado as por el fsico austracoChristian Andreas Doppler, es el aparente cambio de frecuencia de una onda producido por el movimiento relativo de la fuente respecto a su observador.El ndice de refraccines una medida que determina la reduccin de lavelocidad de la luzal propagarse por un medio homogneo.El ndice de refraccin (n) est definido como el cociente de la velocidad (c) de unfenmeno ondulatoriocomoluzosonidoen el de un medio de referencia respecto a lavelocidad de fase(vp) o de la onda en dicho medio:

Generalmente se utiliza lavelocidad de la luz(c) en elvacocomo medio de referencia para cualquier materia, aunque durante la historia se han utilizado otras referencias, como la velocidad de la luz en elaire.

Lapresin osmticapuede definirse como lapresinque se debe aplicar a una solucin para detener el flujo neto dedisolventea travs de unamembrana semipermeable.1La presin osmtica es una de las cuatropropiedades coligativasde lassoluciones(dependen del nmero de partculas en disolucin, sin importar su naturaleza). Se trata de una de las caractersticas principales a tener en cuenta en las relaciones de loslquidosque constituyen el medio interno de losseres vivos, ya que lamembrana plasmticaregula la entrada y salida de soluto al medio extracelular que la rodea, ejerciendo de barrera de control.Cuando dos soluciones se ponen en contacto a travs de una membrana semipermeable (membrana que deja pasar lasmolculasdedisolventepero no las de lossolutos), las molculas de disolvente se difunden, pasando habitualmente desde la solucin con menor concentracin de solutos a la de mayor concentracin. Este fenmeno recibe el nombre desmosis, palabra que deriva delgriegoosmos, que significa "impulso".2Al suceder la smosis, se crea una diferencia de presin en ambos lados de la membrana semipermeable: la presin osmtica.

Esquema del modo de accin de la presin osmtica. En azul se representan las molculas dedisolventey en rojo las desoluto. La disolucin ms concentrada se denominahipertnicay la diluidahipotnica. Como consecuencia de la diferencia inicial de concentraciones se produce una presin osmtica, apareciendo una diferencia de altura h, hasta que las concentraciones se igualan.

Entermodinmica, dentro de lafsicay entermoqumicadentro de laqumica,potencial qumico, cuyo smbolo es, es un trmino introducido en 1876 por elfsicoestadounidenseWillard Gibbs, quien lo defini como sigue:Si suponemos que se aade una cantidad infinitesimal de cualquier sustancia a una masa homognea cualquiera en un estado de tensinhidrosttica, que la masa permanece homognea y suentropay la presin permanecen constantes, el incremento de laenerga internade lamasadividida por la cantidad de la sustancia aadida es el potencial para esa sustancia en la masa considerada.Gibbs tambin pens que para los propsitos de esta definicin, cualquierelemento qumicoo combinacin de elementos en unas proporciones dadas podran ser considerados una sustancia, tanto si pudieran existir por s mismos como un cuerpo homogneo, como si ninguno pueda hacerlo.Ms simplemente,el potencial qumico tambin se define como la tendencia de un componente a escapar de una determinadafase, as, si el potencial qumico es alto, el componente tender a salir lo ms rpido posible de la fase en que se encuentra y al contrario, si es bajo (incluyendo valores negativos), tender a permanecer en ella.Los experimentos de laboratorio se realizan a menudo bajo condiciones depresiny temperatura constantes. En estas condiciones, el potencial qumico es la derivada parcial de laenerga libre de Gibbsrespecto a la cantidad de materia:

Entermodinmica, laenerga libre de Gibbs(energa libreoentalpa libre) es unpotencial termodinmico, es decir, unafuncin de estadoextensivacon unidades de energa, que da la condicin de equilibrio y de espontaneidad para unareaccin qumica(a presin y temperatura constantes).Lasegunda ley de la termodinmicapostula que unareaccin qumicaespontnea hace que laentropadel universo aumente, Suniverso>0, as mismo Suniversoesta en funcin de Ssistemay Salrededores. Por lo general slo importa lo que ocurre en el sistema en estudio y; por otro lado el clculo de Salrededorespuede ser complicado.Por esta razn fue necesaria otra funcin termodinmica, laenerga libre de Gibbs, que sirva para calcular si una reaccin ocurre de forma espontnea tomando en cuenta solo lasvariablesdel sistema.

Clculo de la energa libre[editar]

dondeHes laentalpa;Tes la temperatura ySes laentropadelsistema. Fue desarrollada en los aos 1870 por el fsico-matemticoestadounidenseWilliard Gibbs.Cambios de energa libre estndar[editar]La energa libre de reaccin, se denota,, es el cambio de energa en una reaccin a condiciones estndares. En esta reaccin los reactivos en su estado estndar se convierten en productos en su estado estndar.Dada la siguiente ecuacin qumica:

La energa libre se calcula como

Donde A y B son los reactivos en estado estndar y; C y D son los productos en su estado estndar. Adems a, b, c y d son sus respectivos coeficientes estequiomtricos.en general:

donde ni y mj son la multiplicacin de los coeficientes estequiomtricos.As como en el clculo de laentalpa, en la energa libre estndar de formacin para cualquier elemento en su forma estable (1 atm y 25C) es 0La energa de Gibbs molar de reaccin se puede relacionar de manera conveniente con la constante de equilibrio de la reaccin segn la siguiente ecuacin:

La variacin de energa libre de Gibbs para un proceso a temperatura y presin constantes viene dada por:

La temperatura puede ser un factor determinante a la hora de hacer que un proceso sea espontneo o no lo sea.

Significado de[editar] La condicin deequilibrioes La condicin deespontaneidades El proceso no es espontneo cuando:(esta ltima condicin nos dice que la reaccin no se producir).Laenerga de Gibbs molar parcial, es lo que se conoce con el nombre depotencial qumico, que es lo que se maneja en clculos termodinmicos en equilibrio, ya que el equilibrio qumico entre dos sistemas implica la igualdad de potenciales qumicos y su uso facilita los clculos.Demostracin matemtica[editar]Partimos de:

como:

Reemplazando:

Multiplicando por T:

Es decir:

Interferencias: La forma ms sencilla de estudiar el fenmeno de la interferencia es con el denominadoexperimento de Youngque consiste en hacer incidir luzmonocromtica(de un solo color) en una pantalla que tiene rendija muy estrecha. La luz difractada que sale de dicha rendija se vuelve a hacer incidir en otra pantalla con una doble rendija. La luz procedente de las dos rendijas se combina en una tercera pantalla produciendo bandas alternativas claras y oscuras.El fenmeno de las interferencias se puede ver tambin de forma natural en las manchas de aceite sobre los charcos de agua o en la cara con informacin de losdiscos compactos; ambos tienen unasuperficieque, cuando se ilumina con luz blanca, ladifracta, producindose una cancelacin por interferencias, en funcin del ngulo de incidencia de la luz, de cada uno de los colores que contiene, permitiendo verlos separados, como en unarco iris.

Otro fenmeno de la luz fcilmente identificable con su naturaleza ondulatoria es lapolarizacin. La luz no polarizada est compuesta por ondas que vibran en todos los ngulos, al llegar a un medio polarizador, slo las ondas que vibran en un ngulo determinado consiguen atravesar el medio, al poner otro polarizador a continuacin, si el ngulo que deja pasar el medio coincide con el ngulo de vibracin de la onda, la luz pasar ntegra, si no slo una parte pasar hasta llegar a un ngulo de 90 entre los dos polarizadores, donde no pasar nada de luz.

Dos polarizadores en serie.Este efecto, adems, permite demostrar el carcter transversal de la luz (sus ondas vibran en direccin perpendicular a la direccin de propagacin).