fÍsica moderna
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MECÁNICA CUÁNTICA – PLANCKEFECTO FOTOELÉCTRICO – EINSTEINDUALIDAD ONDA-PARTÍCULA – DE BROGLIERELATIVIDAD GENERAL – EINSTEIN
POSTULADOS GENERALESCONTRACCIÓN DEL TIEMPO
FÍSICA NUCLEAREL NÚCLEO
DEFECTO DE MASA Y ESTABILIDAD ENERGÉTICA
RADIACTIVIDADEMISIONES RADIACTIVASLEY DE DESINTEGRACIÓN
REACCIONES NUCLEARES:FISIÓN Y FUSIÓN
energía de cuantoun de enteros múltiplos - nhfE
radiación la de frecuencia - f 6,624x10Planck constante -h siendo hfE
radiación. la de frecuencia la a alesproporciontones),energía(fo de cuantos llamó que discretas, cantidadesen
adiscontinu manera de sino continua, manera de produce se nomateria la de partepor radiación deemisión La
Planck - 1900 Año
34-
Js
iluminadaser al metalun de superficie la desde electrones deEmisión Einstein - icoFotoeléctr efecto El
-
Nota: Se puede hablar indistintamente de
frecuencia o longitud de onda, ya que ambas se
relacionan con la velocidad de propagación.
En el caso de la luz=c
c=f1ev =1,6x10-19J
cinética. energíamayor darles pero ,electrones de númeromayor un arrancar
es sconseguimo que único lo intensidad la aumentamos Siintensidadsu de noy emitida luz la de
frecuencia la de únicamente depende cinética energía Esta
)fh(f hf - hf W- EEcEcinética ecomunicarlen sobra que loy electrónun extraer poder para Mínima
metal cada de ticaCaracterís - umbral frecuencia - f electrón del extracción de umbral) ergíaTrabajo(En - hf W
invierte se hfE
221
0 0L
0
0L
mvEc
-
1ev =1,6x10-19J
frenado de potencial denomina se potencial de diferencia Esta qdVEcpotencial de diferencia la fijando cinética, energía dichacalcular puede Se
-
T=qdV
G
emitidos electrones los de cinética energía lacalcular podemos frenado de frenado de potencial el Ajustando
placas. entre electrones de salto elevitar para necesario el Es :frenado de Potencial
-
T=qdV
G
hfE
ph
lineal otracon aondulatori magnitud una relaciona queecuación una Es
r)corpuscula solamente a(naturalez 0 grande nterelativame es m"" si
onda de longitud una asocia que la a m"" masa de partícula otracualquier extiende lay naturaleza doble esta tieneluz la que de idea la de Parte
partícula Comoonda Como
dual entocomportamiun tienepartícula Todaluz la de dual demostrada ya naturaleza lapor motivada Teoría
mvh
sistema dicho moviendo esté se que lacon velocidadla igual dainerciales referencia de sistemas los en todos
valormismo el toma vacíoelen luz la de velocidadLa 2.inercial referencia de sistemacualquier en cumplen se físicas leyes las Todas 1.
:Postulados
EL TIEMPO SE CONTRAE
H
c
2ht
:SISTEMA DEL DENTRO DE OBSERVADOR ELPARA
EL TIEMPO SE CONTRAE
22
ct2s
2
22
:SISTEMA DELFUERA DE OBSERVADOR ELPARA
22 vthctvths
h
d=vt
EL TIEMPO SE CONTRAE
2
222
2222
222
1
224)(
24(ct)
TIEMPO EL DESPEJANDO
cvc
h
vc
ht
hvct
vth
h
EL TIEMPO SE CONTRAE
fuera situado observador el para deprisa más Transcurrefuera situado observador el paramayor es tiempoEl
11
22
12
2
2
1
2
2222
ttcv
cv
t
cvc
h
vc
ht
h
)(10)(1..1
:eequivalent atómica, masa de unidad la utiliza se pequeñas,muy masas Para
109)103(10E 1gr m :Ejemplo
cluz la de velocidadla mediante relaciones Ambasay vicevers
energéticación gran varia una supone masa de pequeñavariación Cualquier
energía. de forma una es masa la decir, esntes,independie asconsiderad momento ese hasta magnitudes dos las Relaciona
:energíay masa entre arelativistRelación
3
13283-
2cmE
KgN
grN
amu
JsmKg
AA
1ev =1,6x10-19J
EL NUCLEO:o RUTHERFORD – 1911- LANZANDO ALFA, OBSERVO
DESVIACIONES GRANDES EN ALGUNAS DE ELLASo ZONA CENTRAL QUE CONCENTRA TODA LA MASA
DEL ÁTOMOo DE CARGA POSITIVAo CONSTITUIDO POR NUCLEONES: PROTONES Y
NEUTRONES
X
Neutrones) Protonesnucleones( de Número:Másico NúmeroAprotones de Número :Atómico NúmeroZ
AZ
nuclear nivel a actúa solamente alcance, corto De unidos neutronesy protones los Mantiene :Actractiva
eléctricarepulsión de la asuperior :conoce se que intensa más La fuertenuclear fuerza una de Existencia
:núcleos los de dEstabilida
núcleoneutrónprotón
núcleonucleones
m)mZ)-A(m(Zm
mmmmasa de Defecto :núcleo delformación laen masa de defectoun Existe
núcleo del masa la quemayor es nucleones los todosde masas la de suma Lanucleonespor oconstituid está núcleo El
:menteEnergética
1ev =1,6x10-19J
nucleónpor enlace de Energía En)constituye lo que nucleones de A(número
E:másico número elpor Dividiendo
nuclear. enlace de energía la es decir, es núcleo,un disgregar para neceasaria la sería energía Esta
mcE
:núcleo delformación laen libera se que Energíaenergíamenor poseer a Tiende
separadopor nucleones los de energía la quemenor es núcleo del energía La :porque estable Es
2
n
1ev =1,6x10-19J
LOS NÚCLEOS A PARTIR DE UN CIERTO TAMAÑO (NÚMERO DE PROTONES Y NEUTRONES) COMIENZAN A SER INESTABLES PORQUE LAS FUERZAS DE REPULSIÓN ELÉCTRICAS SON MUY INTENSAS
PARA INTENTAR ESTABILIZARSE:
PRODUCEN EMISIONES DE PARTÍCULAS – ESTAS EMISIONES ES LO QUE LLAMAMOS RADIACTIVIDAD
TRES TIPOS DE EMISIONES:
RADIACIÓN ALFA
RADIACIÓN BETA
RADIACIÓN GAMMA
RADIACIÓN ALFA:
HeXX
He
AZ
AZ
42
42
2
42
:Mecanismo
Km/s 16000emisión de velocidadBaja npenetració depoder Bajo
)electrones(sin He de iones los de la que
misma la era que viose carga/masarelación la que comprobó Se Helio de núcleosSon
RADIACIÓN BETA:
eXX AZ
AZ
011 :Mecanismo
Km/s 260.000emisión de cidadMayor velo npenetració depoder Mayor
negativa Carga neutrónun deción desintegrapor producen se que electronesSon
RADIACIÓN GAMMA:
energéticaemisión con pero cambioSin :Mecanismo
néticaelectromag onda - luz la de Velocidad npenetració depoder Máximo
eléctrica cargaposeen No néticaelectromagradiación una Es
XX AZ
AZ
NOTA:
CARGA- se mide al hacerlas atravesar un campo magnético y observar la desviación sufrida
rido transcur tiempoel es t donde
:
mitad la a reducidohan se que hasta e transcurrque TiempoT
egraciónsemidesint de PeriodoTellos de mitad La
2N
iniciales núcleos de NúmeroN
tiempo.elcon lmenteexponencia disminuye radiactiva sustancia una de actividad La
:radiactivación desintegra deLey
20NN
(1)radiactivación desintegra deley La
0
0
Tt
ido transcurr tiempoel es t donde
NNLn
radiactiva Constante T
Ln2 Ln2Tt-
NNLn
lados ambos a Neperiano logaritmo tomamos 2NN
:anterior la de Partiendo
:radiactivación desintegra deLey la paracomún másExpresión
0NN
:(2)Radiactivación Desintegra deLey 0
0
0
te
t
Tt
ido transcurr tiempoel es t donde
21medio vidade Tiempo
medio vidade tiempodelfunción en Ponerla
0NN
:(3)Radiactivación Desintegra deLey
0NN
:Radiactivación Desintegra deLey
t
e
te
LnT
REACCIONES NUCLEARES:
FISIÓN NUCLEAR:oNeutrón lanzado contra un núcleo (Uranio-235)oEl núcleo absorbe el neutrón Se excita Se deforma Se fragmenta en dos núcleos Emite nuevos neutrones al fragmentarse(reacción en cadena)
oEsta reacción es la que es difícil de controlar(centrales)oEn este proceso se libera gran cantidad de energía por
núcleo fisionadooSe debe a que la masa del núcleo original (Uranio) es
mayor que la suma de las masas de los núcleos formados.
oEste defecto de masa Energía E=mc2
REACCIONES NUCLEARES(II):
FUSIÓN NUCLEAR:oNúcleos pequeños se unen para formar otros mayoreso2 Núcleos de Hidrógeno se unen para formar núcleos de
Helio( partículas alfa).oEn este proceso se libera gran cantidad de energía por
núcleo formadooSe debe a que la masa de los reactivos es mayor que la
la masa de los productos.oEste defecto de masa Energía E=mc2
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