Examen 1

Examen 1A Nobel de Einstein

En noviembre de 1922 se anunció que el Premio Nobel de Física correspondiente al año 1921 sería otorgado a Albert Einstein por sus aportaciones a la Física Teórica, en especial por su descubrimiento de la ley del efecto fotoeléctrico.

Tras revolucionar la física durante los primeros compases del siglo XX, parecía evidente que Einstein sería galardonado un día con el Premio Nobel. Sin embargo resulta chocante que este reconocimiento tardara tanto tiempo en llegar y que además le fuera otorgado especialmente por su descubrimiento del efecto fotoeléctrico.

Para explicar este efecto, Einstein postuló que la luz se transporta en diminutos paquetes, aportando así una semilla que contribuiría al desarrollo de la física cuántica. La introducción de este revolucionario concepto supone de por sí suficiente mérito para recibir el prestigioso premio, aunque parece extraño que el Comité Nobel no aprovechara la ocasión para reconocer el mayor de sus aportes: introducir un cambio radical en la forma que tenemos de concebir el espacio, el tiempo y la energía. ¿Por qué se llegó a esta situación?

La teoría no era suficiente

Se necesitó un tiempo para digerir los nuevos conceptos que traía consigo la relatividad especial. La mayor parte de la comunidad científica se mostraba incómoda ante estas ideas y criticaba que su enfoque teórico carecía del debido respeto a las ideas de orden y de absoluto. Por suerte un pequeño grupo de físicos no tardó en tomar nota de los artículos de Einstein, con la buena fortuna de que uno de ellos resultara ser el más importante de los posibles admiradores que podía tener: Max Planck fue el primero en incorporar la teoría de la relatividad a sus trabajos y en contribuir a su desarrollo.

La primera nominación al Nobel vino por parte de Wilhelm Ostwald, quien hizo especial hincapié en el hecho de que la teoría de la relatividad tenía que ver con la física más fundamental, y no, como afirmaban sus detractores, con la mera filosofía. Sería ésta una división de opiniones que se mantendría durante los años siguientes. El comité sueco conocía el deseo de Alfred Nobel de conceder el premio al descubrimiento o invención más importante, y consideraba que la relatividad no era exactamente lo uno ni lo otro, con lo que optó por esperar a la existencia de más evidencias experimentales. Además en la época los físicos experimentales dominaban el comité y había una tendencia a considerar la precisión en las mediciones el más alto objetivo de la disciplina.

Durante los diez años siguientes las nominaciones a Einstein fueron prácticamente una constante. El descubrimiento de la relatividad general en 1915 provocó que los apoyos comenzaron a ser cada vez más numerosos, aunque aún sobrevivía un grupo escéptico nada despreciable, entre quienes destacaba Hendrik Lorentz.

La concesión

En 1922 se incorporó al comité un físico teórico, Carl Oseen, quien consiguió resolver el problema. Oseen se dio cuenta de que la relatividad había quedado tan envuelta en polémica que sería mejor adoptar una estrategia distinta. Propuso entonces que se diera el Premio Nobel a Einstein por el “descubrimiento de la ley del efecto fotoeléctrico”, una ley fundamental plenamente comprobada. Al mismo tiempo Oseen planteó que si se entregaba el premio de 1921 a Einstein, el de 1922 se podía dar a Niels Bohr por su modelo atómico basado en las leyes que explicaban el efecto fotoeléctrico. De este modo se aseguraba de que los dos teóricos más importantes de la época recibieran el galardón.

La concesión del Nobel por el efecto fotoeléctrico fue una estrategia para regatear a los críticos de la relatividad, pero además esconde una exquisita ironía. Resulta que el trabajo de Einstein sobre el efecto fotoeléctrico se basó principalmente en observaciones realizadas por Philipp Lenard, el más agresivo de sus críticos. Esto hizo que Lenard se sintiera doblemente insultado: a pesar de su oposición se daba el Nobel a Einstein y, lo que era aún peor, se le otorgaba en un campo en el que él era pionero. De hecho Lenard había llegado a proponer una explicación del efecto fotoeléctrico que resultó ser errónea. Tras conocer que finalmente Einstein recibiría el premio, envió una queja oficial a la Academia calificando a Einstein como un judío ávido de publicidad cuyo planteamiento era ajeno al verdadero espíritu de la física alemana.

Albert Einstein no asistió a la ceremonia de entrega del premio el 10 de diciembre de 1922 al encontrarse de viaje en Japón. Antes de partir sabía que recibiría el premio ese año, pero decidió mantener sus planes de viaje y dejar a la Academia plantada como respuesta a la turbidez de la historia. Einstein pronunció su discurso de aceptación del premio en julio de 1923. No habló del efecto fotoeléctrico, sino de la relatividad.

Examen 1B Efecto Fotoeléctrico

El efecto fotoeléctrico consiste en la aparición de una corriente eléctrica en ciertos metales cuando la luz incide sobre ellos.

Una serie de experimentos iniciados en 1887 demostró que el efecto fotoeléctrico tenía determinadas características que no podían explicarse por la teoría clásica que consideraba que la luz (teoría ondulatoria de la luz) se comportaba como una onda. Por ejemplo, al aumentar la intensidad de la luz que incide sobre un metal, la teoría ondulatoria de la luz sugiere que en el metal se liberarán electrones con una energía cada vez mayor. Sin embargo, los experimentos mostraron que la energía de los electrones emitidos sólo depende de la frecuencia de la luz, y no de su intensidad.

En el año 1900, Max Planck dijo que la energía está formada por partículas denominadas cuantos de energía. La energía de un cuanto es igual a la constante de Planck por la frecuencia de la radiación.

Posteriormente, Einstein se basó en esta teoría para explicar el efecto fotoeléctrico.

No sólo la energía está formada por partículas sino también la luz, cuyas partículas se denominan fotones. Por lo tanto, la intensidad de ésta no influye en la velocidad de los electrones emitidos por el metal en el que incide, sino en su cantidad (a mayor intensidad, mayor número de electrones). Por otro lado, a mayor frecuencia, mayor es la velocidad de los electrones y mayor es su energía.

Al incidir la luz sobre una lámina de metal, se emiten electrones.

	Si aumentamos la intensidad de la luz el número de electrones emitidos es mayor. Según la teoría clásica la energía de los electrones emitidos debería aumentar, sin embargo esto no ocurre.
	Al cambiar la luz roja por una azul la velocidad de los electrones emitidos aumenta y, por tanto, su energía. Esto se debe a que la frecuencia de la luz azul es mayor que la de la luz roja.
	El fotón rojo tiene menos energía que el azul por lo que al chocar con el metal el electrón emitido lleva una velocidad menor.

Examen 1C Espectro

Se denomina espectro electromagnético a la distribución energética del conjunto de las ondas electromagnéticas. Referido a un objeto se denomina espectro electromagnético o simplemente espectro a la radiación electromagnética que emite (espectro de emisión) o absorbe (espectro de absorción) una sustancia. Dicha radiación sirve para identificar la sustancia de manera análoga a una huella dactilar. Los espectros se pueden observar mediante espectroscopios que, además de permitir ver el espectro, permiten realizar medidas sobre el mismo, como son la longitud de onda, la frecuencia y la intensidad de la radiación.

El espectro electromagnético se extiende desde la radiación de menor longitud de onda, como losrayos gamma y los rayos X, pasando por la luz ultravioleta, la luz visible y los rayos infrarrojos, hasta las ondas electromagnéticas de mayor longitud de onda, como son las ondas de radio. Se cree que el límite para la longitud de onda más pequeña posible es la longitud de Planck mientras que el límite máximo sería el tamaño del Universo (véase Cosmología física) aunque formalmente el espectro electromagnético es infinito y continuo.

Por encima de la frecuencia de las radiaciones infrarrojas se encuentra lo que comúnmente es llamado luz, un tipo especial de radiación electromagnética que tiene una longitud de onda en el intervalo de 0,4 a 0,8 micrómetros. Este es el rango en el que el sol y las estrellas similares emiten la mayor parte de su radiación. Probablemente, no es una coincidencia que el ojo humano sea sensible a las longitudes de onda que emite el sol con más fuerza. Las unidades usuales para expresar las longitudes de onda son el Angstrom y el nanómetro. La luz que vemos con nuestros ojos es realmente una parte muy pequeña del espectro electromagnético. La radiación electromagnética con una longitud de onda entre 380 nm y 760 nm (790-400 terahercios) es detectada por el ojo humano y se percibe como luz visible. Otras longitudes de onda, especialmente en el infrarrojo cercano (más de 760 nm) y ultravioleta (menor de 380 nm) también se refiere a veces como la luz, aún cuando la visibilidad a los seres humanos no es relevante. Si la radiación tiene una frecuencia en la región visible del espectro electromagnético se refleja en un objeto, por ejemplo, un tazón de fruta, y luego golpea los ojos, esto da lugar a la percepción visual de la escena. Nuestro sistema visual del cerebro procesa la multitud de frecuencias que se reflejan en diferentes tonos y matices, y a través de este, no del todo entendido fenómeno psico-físico, la mayoría de la gente percibe un tazón de fruta; Un arco iris muestra la óptica (visible) del espectro electromagnético. En la mayoría de las longitudes de onda, sin embargo, la radiación electromagnética no es visible directamente, aunque existe tecnología capaz de manipular y visualizar una amplia gama de longitudes de onda.

La luz puede usarse para diferentes tipos de comunicaciones. Las ondas electromagnéticas pueden modularse y transmitirse a través de fibras ópticas, lo cual resulta en una menor atenuación de la señal con respecto a la transmisión por el espacio libre.

Examen 1D Aberración Estelar

Se denomina aberración de la luz o aberración de Bradley a la diferencia entre la posición observada de una estrella y su posición real, debido a la combinación de la velocidad del observador y la velocidad de la luz.

Los astrónomos estaban muy perplejos, más aún cuando se dieron cuenta de que todas las estrellas cercanas a la Polar cambiaban de igual forma. En el año1729, el astrónomo real británico, James Bradley, hizo un viaje en barco sobre el río Támesis, cerca de Londres, y observó un comportamiento raro en la bandera del tope del mástil: no apuntaba a favor del viento ni hacia la popa del barco, sino hacia una dirección entre ambas y cuando el barco cambiaba de rumbo, esa dirección también cambiaba.

A Bradley le sobrevino una inspiración repentina. La bandera percibía la combinación de dos flujos de aire, tal y como se sentían en el marco del barco: un flujo debido al viento, el otro debido al movimiento del barco. De forma similar, razonó que la velocidad de la luz que llegaba de la Polar estaba modificada por nuestro propio marco de referencia, !Sumándole la velocidad de la Tierra¡

La velocidad de la luz, denominada universalmente por la letra c, como en        "E = mc²", fue calculada en el año1675 por Ole Romer, un danés que trabajaba en el observatorio de París, a partir de un estudio de los eclipses de una luna de Júpiter. La velocidad u de la Tierra en su órbita también era conocida. Visto desde el marco de la Tierra en movimiento, el resto del Universo tiene una velocidad -u, perpendicular a la velocidad c de la luz que llega de la Polar. Sume las dos, como vectores y obtendrá el desplazamiento observado. 

Opinion

Si son ciertas las mediciones de Bradley, entonces, con los conocimientos actuales, esa aberración estelar no prueba que la Tierra se mueva, sino en todo caso estaría probando que la teoría de la Relatividad es falsa, pues según ella deberían observarse un amplio rango de desviaciones (dependientes de VE), y no siempre los 20" que obtuvo Bradley [3] para un numeroso grupo de estrellas. Pero manteniendo, como lo hacen los libros y wikipedias, que la aberración de Bradley prueba el movimiento terrestre es un engaño al conocimiento, a) porque viola el principio de relatividad ignorando a drede el movimiento relativo entre la fuente y el observador; y b) porque hace del sol un marco de referencia absoluto.

¿Por qué, entonces, se oculta esta conclusión?, y, por qué se sigue engañando en los libros al asegurar que la aberración de Bradley es una prueba del movimiento de la Tierra. Desde el geocentrismo pueden darse explicaciones satisfactorias a esta aberración, pero por ahora sólo estamos mostrando que "NO HAY NINGUNA PRUEBA" de los hipotéticos movimientos de la Tierra. Ni una sola prueba.

Bibliografía

• http://cuentos-cuanticos.com/2012/12/18/el-premio-nobel-concedido-a-einstein/
• http://centros5.pntic.mec.es/ies.victoria.kent/Rincon-C/Curiosid/rc-85/p-3/efct-fot.html
• http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Electromagnetic_spectrum-es.svg
• http://es.wikipedia.org/wiki/Aberración_de_la_luz
• http://www.phy6.org/stargaze/Maberr.htm

Ceballos Ramirez Lucia Candelaria

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Fecha de Creación: 02/02/2014