Ondas

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jueves, 1 de noviembre de 2012

Efecto foto-electrico






EFECTO FOTOELECTRICO

Es la formación y liberación de partículas eléctricamente cargadas que se produce en la materia cuando es irradiada con luz u otra radiación electromagnética.

El efecto fotoeléctrico fue descubierto y descrito por heinrich hertz 1887, al observar que el arco que salta entre dos electrodos conectados a alta tensión alcanza distancias mayores cuando se ilumina con luz ultravioleta que cuando se deja en la oscuridad. La explicación teórica fue hecha por Einstain, quien publicó en 1905 el revolucionario artículo “Heurística de la generación y conversión de la luz”, basando su formulación de la fotoelectricidad en una extensión del trabajo sobre los cuantos de Max planck.

 1. La corriente fotoeléctrica de saturación (ósea en el número máximo de electrones liberados por luz en un segundo), es directamente proporcional al flujo luminoso incidente.

2. la velocidad de los fotoelectrones crece por el aumento de la frecuencia de la luz incidente y no depende de su intensidad.

 3. Independientemente de la intensidad de la luz el efecto fotoeléctrico comienza solo con una frecuencia mínima determinada (para el material dado

 




Más tarde Robert Andrews Millikan pasó diez años experimentando para demostrar que la teoría de Einstein no era correcta, para finalmente concluir que sí lo era. Eso permitió que Einstein y Millikan fueran condecorados con premios Nobel 1921 y 1923, respectivamente.

Se podría decir que el efecto fotoeléctrico es lo opuesto a los rayos x, ya que el efecto fotoeléctrico indica que los fotones luminosos pueden transferir energía a los electrones. Los rayos x, no se sabia la naturaleza de su radiación de allí la incógnita“x”). Son la transformación en un fotón de toda o parte de la energía cinética de un electrón en movimiento, esto se descubrió casualmente antes de que se diera a conocer los trabajos de Planck y Einstein (aunque no se comprendió entonces).
Por :

Las aplicaciones en los materiales semiconductores se da de la interacción de la luz, de las mezclas de materiales N y P, y los niveles de energía de los distintos materiales usados en electrónica.
Componentes electrónicos
  • celdas solar
  • foto-diodo
  • foto-transistor
     
Las caídas de los electrones producen un efecto llamado recombinación, el cual en el proceso de pasar de un nivel de energía (banda de conducción a banda de valencia), genera un fotón el cual puede catalogarse como emisor óptico




reflexion y transmision de ondas en cuerdas


Cuando una onda se propaga a través de un medio, este frecuentemente alcanzará el extremo del medio y encontrará un obstáculo o quizás otro medio a través del cual pueda seguir propagándose.
Primero consideremos una cuerda elástica estirada de extremo a extremo. Un extremo se encontrará fijo a un poste sobre un banco de pruebas mientras que el otro extremo se encontrará sujeta por una mano a fin de introducir pulsos en el medio. Debido a que el extremo derecho de la cuerda está fijada al poste, la última partícula de la cuerda será incapaz de moverse cuando la perturbación la alcance. Este extremo de la cuerda es denominado extremo fijo.

Si un pulso es introducido en el extremo izquierdo de la cuerda, este viajará a través de la cuerda hacia el extremo derecho del medio. Este pulso es llamado pulso incidente puesto que está incidiendo hacia el límite con el poste.
Cuando el pulso incidente alcanza el límite dos cosas ocurren:
  • Una porción de la energía transportada por el pulso es reflejada y retorna hacia el extremo izquierdo de la cuerda. La perturbación que retorna hacia la izquierda después de rebotar del poste es conocida como pulso reflejado.
  • Una porción de la energía transportada por el pulso es transmitida al poste, causando que el poste vibre.


Es importante señalar que el pulso reflejado está invertido. Eso es, si una cresta incide en un límite extremo fijo, esta se reflejará como un valle, y viceversa.
  • La velocidad del pulso reflejado es la misma que la del pulso incidente.
  • La longitud de onda del pulso reflejado es la misma que la del pulso incidente.
  • La frecuencia del pulso reflejado es al misma que la del pulso incidente.
  • La amplitud del pulso reflejado es menor que la del pulso incidente, puesto que parte de la energía es transmitida al poste en el límite, el pulso reflejado transporta menos energía que la del pulso incidente.
 
Supongamos que el extremo de la cuerda esta unido idealmente a un anillo que puede desplazarse sin fricción a lo largo de la barra. Se observa que la onda se refleja sin invertirse conservando además su forma y su velocidad de propagación.
 

 

Tenemos una onda transversal que se propaga en una cuerda compuesta por dos cuerdas de densidad lineal de masa diferente. Cuando la onda que se propaga en una de las cuerdas llega a la frontera con la otra, esta se desdobla en otras dos: una onda reflejada, que regresa al medio inicial de propagación y otra onda transmitida, o refractada, que pasa al otro medio de propagación.
 
 
Es importante señalar que cuando una onda transversal que se propaga a través de dos cuerdas que se encuentran unidas, siempre el pulso transmitido siempre tiene la misma dirección del pulso incidente, sin embargo la dirección del pulso reflejado dependerá si el pulso incidente proviene del medio menos denso o del medio más denso.

Si una onda viaja de un medio menos denso a otro más denso, el pulso reflejado se invierte.


Si una onda viaja de un medio más denso a otro menos denso, el pulso reflejado se no invierte.


En cualquier caso, el pulso en el medio más denso se propaga más lento que el pulso en el medio menos denso y la longitud de onda del pulso en el medio más denso es menor que la del pulso en el medio menos denso.
 

miércoles, 24 de octubre de 2012

Onda estacionarias


Son aquellas ondas en las cuales, ciertos puntos de la onda llamados nodos,
permanecen neutros.

Una onda estacionaria se forma por la interferencia de dos ondas de la misma
naturaleza con igual amplitud, longitud de onda (o frecuencia) que avanzan en
sentido opuesto a través de un medio.

Se producen cuando interfieren dos movimientos ondulatorios con la misma
frecuencia, amplitud pero con diferente sentido, a lo largo de una línea con una
diferencia de fase de media longitud de onda.


grafico de onda estacionarias
 
 

Principio matemático de superposición.

Ecuación diferencial de onda.

Una de las propiedades de la ecuación de onda es que se trata de una
ecuación lineal, esto quiere decir que admite el principio de superposición.
Esto significa que si y1 e y2 son las soluciones de la misma ecuación de
onda


    

(esto es, ambas representan posibles ondas que se pueden propagar por la
misma cuerda), entonces su suma también es solución






SUPERPOSICION DE ONDAS.


Al superponer ondas se obtiene sumando algebraicamente cada una de las ondas senoidales presentes en un movimiento.


Si superponemos ondas senoidales de igual frecuencia, aunque con eventuales distintas amplitudes y/o fases, obtendremos otra onda senoidal con la misma frecuencia, pero con distinta amplitud y fase.
De particular interés resulta el caso de superposición de ondas senoidales de distinta frecuencia y eventual distinta amplitud y fase (por constituir el caso descrito por Fourier para la descomposición de los movimientos complejos).

modelo grafico de onda superpuesta 

Series de Fourier

Es una serie infinita que converge puntualmente a una funcion periódica y continua a trozos
Las series de Fourier constituyen la herramienta matemática básica del análisis de Fourier empleado para analizar funciones periódicas a través de la descomposición de dicha función en una suma infinita de funciones senoidales mucho más simples.

jueves, 11 de octubre de 2012

Oscilaciones Amortiguadas y forzadas.

Los movimiento estudiados primeramente en fisica son considerados como sistemas ideales, en los cuales indagamos sobre modelos de movimientos fisicos perfectos en donde las ecuaciones y/o formulaa son de forma lineal y uniforme, llegando asi a la mayoria de soluciones mediante razonamiento logico e interpretacion de los diferentes problemas matematicos.
En el mundo real este tipo de sistemas no se presentan, ya que en ellos se aplican fuerzas no conservativas como la friccion que es discipadora de energia del movimiento conforme transcurre el tiempo y retardan el movimiento del sistema, tambien fuerzas externas aplicadas a un modelo de movimiento, fuerzas como impulsos, alteraciones , discipantes, y a este tipo de fuerza se le demmina amortiguación y el modelo que corresponde a ella es oscilación amortiguada.

Esta amoriguación esta presente en fluidos  viscosos, particulas sobre aceite, fluidos de amortiguadores de autos.   este tipo de fuerza recuperadora se expresa como :

 R=-bv

b:coeficiente de amortiguamiento.
v:velocidad de objeto o particula.
El signo menos indica que es una fuerza en direccion opuesta a la velocidad.


Vemos como una onda de una amplitud puede reducirce a cero en funcion del tiempo y la posicion (fuerza retardadora).

El siguiente es un material ajeno que nos aclara la forma en que trabaja un sistema amortiguado.

Movimiento Ondulatorio.

1.      Movimiento ondulatorio: su mayor característica es que no transporta materia desde su parte inicial hasta su fina, y el movimiento modelo de todo tipo de ondas se conoce como movimiento ondulatorio. (el movimiento ondulatorio supone únicamente un transporte de energía y cantidad de movimiento).
2.       Propagación de la perturbación: Esta característica nos demuestra que en el movimiento ondulatorio individual en un material no se desplaza más de unos centímetros y por el contrario lo que le da desplazamiento al movimiento es la influencia física entre una onda individual con respeto a otra así, un movimiento depende del anterior, luego veremos que tipos de ondas de encuentran en este denominado movimiento.
     
2.1 Ondas transversales: Las deducimos por las direcciones de una particula y la onda generada por las sumatoria de cada particula. 

2.2 Ondas longitudinales: es un movimiento que se efectúa en la dirección de avance de la onda, un muelle que se comprime da paso a una onda Longitudinal, en sentido perpendicular. Las ondas longitudinales son parte del Movimiento de un resorte.

2.3   Ecuación de la onda: también el nombre de función de onda y puede referirse a una  perturbación genérica que no consista precisamente en una altura, si se sustituye Y por la letra griega Y que designa la magnitud de la perturbación. En tal caso, la función de onda toma la forma
3.    Ondas sinodales: La propagación de una onda armónica en una cuerda da lugar a una sinusoide que avanza a lo largo de ella.
3.1 longitud de onda: el movimiento ondulatorio se propaga a través de el medio, esto da pie para introducir una nueva magnitud llamada longitud de onda, la cual mide la longitud de propagación del movimiento sinusoidal.
3.2 Periodo y frecuencia: las dos magnitudes están dadas por el M.A.S en el cual el periodo es el tiempo de un ciclo y la frecuencia es la viceversa del periodo
3.3 Amplitud: Representa el máximo desplazamiento que experimenta una partícula del medio respecto de su posición de equilibrio.
3.4 Rapidez de una onda: es la velocidad de avance de la perturbación.