{"id":2431,"date":"2010-06-14T09:41:11","date_gmt":"2010-06-14T07:41:11","guid":{"rendered":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/?p=2431"},"modified":"2010-06-14T09:41:34","modified_gmt":"2010-06-14T07:41:34","slug":"el-electron-el-foton-la-luz","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/2010\/06\/14\/el-electron-el-foton-la-luz\/","title":{"rendered":"El electr\u00f3n, el fot\u00f3n&#8230;La Luz"},"content":{"rendered":"<p style=\"text-align: justify;\">La luz es importante en nuestras vidas, tan importante que hasta hemos inventado luz artificial para alumbrar nuestras casas y ciudades y escapar de la fea oscuridad. Es una forma de radiaci\u00f3n electromagn\u00e9tica a la que el ojo humano es sensible y sobre la cual depende nuestra consciencia visual del universo y sus contenidos.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">La velocidad finita de la luz fue sospechada por muchos experimentadores en \u00f3ptica, pero fue establecida en 1.676, cuando O. Roemer (1.644 \u2013 1.710) la midi\u00f3. Sir Isaac <a href=\"#\" onclick=\"referencia('newton',event); return false;\">Newton<\/a> (1.642 \u2013 1.727) investig\u00f3 el espectro \u00f3ptico y utiliz\u00f3 los conocimientos existentes para establecer una primera teor\u00eda corpuscular de la luz, en la que era considerada como un chorro de part\u00edculas que provocaban perturbaciones en el \u201c\u00e9ter\u201d del espacio.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Sus sucesores adoptaron los corp\u00fasculos, pero ignoraron las perturbaciones con forma de onda hasta que Thomas Young (1.773 \u2013 1.829) redescubri\u00f3 la interferencia de la luz en 1.801 y mostr\u00f3 que una teor\u00eda ondulatoria era esencial para interpretar este tipo de fen\u00f3menos. Este punto de vista fue adoptado durante la mayor parte del siglo XIX y permiti\u00f3 a James Clerk Maxwell (1.831 \u2013 1.879) mostrar que la luz forma parte del espectro electromagn\u00e9tico. En 1.905, Albert <a href=\"#\" onclick=\"referencia('einstein',event); return false;\">Einstein<\/a> (1.879 \u2013 1.955) demostr\u00f3 que el <em>efecto fotoel\u00e9ctrico<\/em> s\u00f3lo pod\u00eda ser explicado con la hip\u00f3tesis de que la luz consiste en un chorro de <a href=\"#\" onclick=\"referencia('foton',event); return false;\">fotones<\/a> de energ\u00eda electromagn\u00e9tica discretos, esto es, peque\u00f1os paquetes de luz que \u00e9l llam\u00f3 <em><a href=\"#\" onclick=\"referencia('foton',event); return false;\">fotones<\/a><\/em> y que Max Planck llam\u00f3 <em>cuanto<\/em>. Este renovado conflicto entre las teor\u00edas ondulatoria y corpuscular fue gradualmente resuelto con la evoluci\u00f3n de la teor\u00eda cu\u00e1ntica y la mec\u00e1nica ondulatoria. Aunque no es f\u00e1cil construir un modelo que tenga caracter\u00edsticas ondulatorias y cospusculares, es aceptado, de acuerdo con la teor\u00eda de Bohr de la complementariedad, que en algunos experimentos la luz parecer\u00e1 tener naturaleza ondulatoria, mientras que en otros parecer\u00e1 tener naturaleza corpuscular. Durante el transcurso de la evoluci\u00f3n de la mec\u00e1nica ondulatoria tambi\u00e9n ha sido evidente que los <a href=\"#\" onclick=\"referencia('electron',event); return false;\">electrones<\/a> y otras part\u00edculas elementales tienen propiedades de part\u00edcula y onda.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">El <a href=\"#\" onclick=\"referencia('foton',event); return false;\">fot\u00f3n<\/a> es una part\u00edcula con masa en reposo nula consistente en un cuanto de radiaci\u00f3n electromagn\u00e9tica (cuanto de luz). El <a href=\"#\" onclick=\"referencia('foton',event); return false;\">fot\u00f3n<\/a> tambi\u00e9n puede ser considerado como una unidad de energ\u00eda igual a <em>hf<\/em>, donde <em>h<\/em> es la <a href=\"#\" onclick=\"referencia('planck constante de',event); return false;\">constante de Planck<\/a> y <em>f<\/em> es la frecuencia de radiaci\u00f3n en hertzios. Los <a href=\"#\" onclick=\"referencia('foton',event); return false;\">fotones<\/a> viajan a la velocidad de la luz, es decir, a 299.792.458 metros por segundo.\u00a0 Son necesarios para explicar (como dijo <a href=\"#\" onclick=\"referencia('einstein',event); return false;\">Einstein<\/a>) el efecto fotoel\u00e9ctrico y otros fen\u00f3menos que requieren que la luz tenga car\u00e1cter de part\u00edcula unas veces y de onda otras.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">El conocimiento de la luz (los <a href=\"#\" onclick=\"referencia('foton',event); return false;\">fotones<\/a>), ha permitido a la humanidad avances muy considerables en electr\u00f3nica que, al sustituir los <a href=\"#\" onclick=\"referencia('electron',event); return false;\">electrones<\/a> por <a href=\"#\" onclick=\"referencia('foton',event); return false;\">fotones<\/a> (fot\u00f3nica) se han construido dispositivos de transmisi\u00f3n, modulaci\u00f3n, reflexi\u00f3n, refracci\u00f3n, amplificaci\u00f3n, detecci\u00f3n y gu\u00eda de la luz. Algunos ejemplos son los <a href=\"#\" onclick=\"referencia('laser',event); return false;\">l\u00e1seres<\/a> y las fibras \u00f3pticas. La fot\u00f3nica es muy utilizada en telecomunicaciones, en operaciones quir\u00fargicas por <a href=\"#\" onclick=\"referencia('laser',event); return false;\">l\u00e1seres<\/a>, en armas de potentes rayos <a href=\"#\" onclick=\"referencia('laser',event); return false;\">l\u00e1ser<\/a> y\u2026 en el futuro, en motores fot\u00f3nicos que, sin contaminaci\u00f3n, mover\u00e1n nuestras naves a velocidades s\u00faper-lum\u00ednicas.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">El <a href=\"#\" onclick=\"referencia('electron',event); return false;\">electr\u00f3n<\/a>, otra part\u00edcula elemental important\u00edsima para todos nosotros y para el universo mismo, est\u00e1 clasificado en la familia de los <a href=\"#\" onclick=\"referencia('leptones',event); return false;\">leptones<\/a>, con una masa en reposo (s\u00edmbolo m<sub>e<\/sub>) de notaci\u00f3n num\u00e9rica igual a 9\u2019109 3897 (54) \u00d710<sup>-31 Kg y una carga negativa de notaci\u00f3n num\u00e9rica igual a 1\u2019602 177 33 (49) \u00d710-19<\/sup> coulombios. Los <a href=\"#\" onclick=\"referencia('electron',event); return false;\">electrones<\/a> est\u00e1n presentes en todos los \u00e1tomos en agrupamientos llamados capas alrededor del n\u00facleo; cuando son arrancados del \u00e1tomo se llaman <a href=\"#\" onclick=\"referencia('electron',event); return false;\">electrones<\/a> libres. La antipart\u00edcula del <a href=\"#\" onclick=\"referencia('electron',event); return false;\">electr\u00f3n<\/a> es el positr\u00f3n cuya existencia fue predicha por el f\u00edsico Pa\u00fal Dirac. El positr\u00f3n es un hermano gemelo del <a href=\"#\" onclick=\"referencia('electron',event); return false;\">electr\u00f3n<\/a>, a excepci\u00f3n de la carga que es positiva.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">El <a href=\"#\" onclick=\"referencia('electron',event); return false;\">electr\u00f3n<\/a> fue descubierto en 1.897 por el f\u00edsico Joseph John Thomson (1.856 \u2013 1.940). El problema de la estructura (si es que la hay) del <a href=\"#\" onclick=\"referencia('electron',event); return false;\">electr\u00f3n<\/a> no est\u00e1 resuelto; nuestras m\u00e1quinas no tienen la potencia suficiente para poder llegar, en el micromundo, a distancias infinitesimales de ese calibre. Si el <a href=\"#\" onclick=\"referencia('electron',event); return false;\">electr\u00f3n<\/a> se considera como una carga puntual su auto energ\u00eda es infinita y surgen dificultades de la ecuaci\u00f3n de Lorentz-Dirac.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Es posible dar al <a href=\"#\" onclick=\"referencia('electron',event); return false;\">electr\u00f3n<\/a> un tama\u00f1o no nulo con un radio r<sub>0<\/sub> llamado el radio cl\u00e1sico del <a href=\"#\" onclick=\"referencia('electron',event); return false;\">electr\u00f3n<\/a>, dado por r<sub>o<\/sub> = e<sup>2<\/sup>\/(mc<sup>2<\/sup>) = 2\u201982&#215;10<sup>-13 cm, donde <em>e<\/em> y <em>m<\/em> son la carga y la masa, respectivamente, del <a href=\"#\" onclick=\"referencia('electron',event); return false;\">electr\u00f3n<\/a> y <em>c<\/em> es la velocidad de la luz. Este modelo tambi\u00e9n tiene problemas como la necesidad de postular las tensiones de Poincar\u00e9.<\/sup><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Ahora se cree que los problemas asociados con el <a href=\"#\" onclick=\"referencia('electron',event); return false;\">electr\u00f3n<\/a> deben ser analizados utilizando electrodin\u00e1mica cu\u00e1ntica en vez de electrodin\u00e1mica cl\u00e1sica.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">El <a href=\"#\" onclick=\"referencia('electron',event); return false;\">electr\u00f3n<\/a> es uno de los miembros de la familia de <a href=\"#\" onclick=\"referencia('leptones',event); return false;\">leptones<\/a>:<\/p>\n<table style=\"text-align: justify;\" border=\"0\" cellspacing=\"0\" cellpadding=\"0\">\n<tbody>\n<tr>\n<td width=\"91\" valign=\"top\"><a href=\"#\" onclick=\"referencia('electron',event); return false;\">electr\u00f3n<\/a>, e<\/td>\n<td rowspan=\"3\" width=\"197\">Con sus <a href=\"#\" onclick=\"referencia('neutrinos',event); return false;\">neutrinos<\/a> asociados<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td width=\"91\" valign=\"top\"><a href=\"#\" onclick=\"referencia('muon',event); return false;\">mu\u00f3n<\/a>, \u03bc<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td width=\"91\" valign=\"top\"><a href=\"#\" onclick=\"referencia('particula tau',event); return false;\">tau<\/a>, \u03c4<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<p style=\"text-align: justify;\">Las tres part\u00edculas, <a href=\"#\" onclick=\"referencia('electron',event); return false;\">electr\u00f3n<\/a>, <a href=\"#\" onclick=\"referencia('muon',event); return false;\">mu\u00f3n<\/a> y <a href=\"#\" onclick=\"referencia('particula tau',event); return false;\">tau<\/a>, son exactas, excepto en sus\u00a0 masas. El <a href=\"#\" onclick=\"referencia('muon',event); return false;\">mu\u00f3n<\/a> es 200 veces m\u00e1s masivo que el <a href=\"#\" onclick=\"referencia('electron',event); return false;\">electr\u00f3n<\/a>. La part\u00edcula <a href=\"#\" onclick=\"referencia('particula tau',event); return false;\">tau<\/a> es unas 35.600 veces m\u00e1s masiva que el <a href=\"#\" onclick=\"referencia('electron',event); return false;\">electr\u00f3n<\/a>. Los <a href=\"#\" onclick=\"referencia('leptones',event); return false;\">leptones<\/a> interaccionan por la <a href=\"#\" onclick=\"referencia('fuerza electromagnetica',event); return false;\">fuerza electromagn\u00e9tica<\/a> y la interacci\u00f3n d\u00e9bil. Para cada <a href=\"#\" onclick=\"referencia('leptones',event); return false;\">lept\u00f3n<\/a> hay una antipart\u00edcula equivalente de carga opuesta (como explicamos antes, el positr\u00f3n es la antipart\u00edcula del <a href=\"#\" onclick=\"referencia('leptones',event); return false;\">lept\u00f3n<\/a> <a href=\"#\" onclick=\"referencia('electron',event); return false;\">electr\u00f3n<\/a>). Los antineutrinos, como los <a href=\"#\" onclick=\"referencia('neutrinos',event); return false;\">neutrinos<\/a>, no tienen carga.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">La interacci\u00f3n electromagn\u00e9tica es la responsable de las fuerzas que controlan las estructuras at\u00f3micas, las reacciones qu\u00edmicas y todos los fen\u00f3menos electromagn\u00e9ticos. Puede explicar las fuerzas entre las part\u00edculas cargadas pero, al contrario que las interacciones gravitacionales, pueden ser tanto atractivas como repulsivas (probar con imanes como las fuerzas desiguales y contrarias \u2013 positiva\/negativa \u2013 se atraen, mientras que cargas iguales \u2013 negativa\/negativa o positiva\/positiva \u2013 se repelen).<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Algunas part\u00edculas neutras se desintegran por interacciones electromagn\u00e9ticas. La interacci\u00f3n se puede interpretar tanto como un campo cl\u00e1sico de fuerzas (Ley de Coulomb) como por el intercambio de <a href=\"#\" onclick=\"referencia('foton',event); return false;\">fotones<\/a> virtuales. Igual que en las interacciones gravitatorias, el hecho de que las interacciones electromagn\u00e9ticas sean de largo alcance significa que tienen una teor\u00eda cl\u00e1sica bien definida dadas por las ecuaciones de Maxwell. La teor\u00eda cu\u00e1ntica de las interacciones electromagn\u00e9ticas se describen (como antes dije) con la electrodin\u00e1mica cu\u00e1ntica. Esta fuerza tiene una part\u00edcula portadora, el <a href=\"#\" onclick=\"referencia('foton',event); return false;\">fot\u00f3n<\/a>.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Todos o\u00edmos con frecuencia la palabra \u201celectr\u00f3nica\u201d, pero pocos pensamos que estamos hablando de <a href=\"#\" onclick=\"referencia('electron',event); return false;\">electrones<\/a> en dise\u00f1os de dispositivos de control, comunicaci\u00f3n y computaci\u00f3n, bas\u00e1ndose en el movimiento de los <a href=\"#\" onclick=\"referencia('electron',event); return false;\">electrones<\/a> en circuitos que contienen semiconductores, v\u00e1lvulas termoi\u00f3nicas, resistencias, condensadores y bobinas y en la electr\u00f3nica cu\u00e1ntica<a href=\"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-admin\/#_ftn2\">1<\/a> aplicada a la \u00f3ptica, se han conseguido verdaderas maravillas que han facilitado grandes avances tecnol\u00f3gicos de distintas aplicaciones como la investigaci\u00f3n o la medicina y la cirug\u00eda, entre otros.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Este peque\u00f1o comentario sobre la electr\u00f3nica y la fot\u00f3nica que antes hab\u00e9is le\u00eddo, demuestra c\u00f3mo el conocimiento y el dominio sobre estos dos peque\u00f1\u00edsimos objetos, el <em>fot\u00f3n<\/em> y el <em>electr\u00f3n<\/em>, nos ha dado unos beneficios incre\u00edbles.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">emilio silvera<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">\n<p style=\"text-align: justify;\">\n<p style=\"text-align: justify;\">\n<div class='bookmark'>\r\n\t\t<table align='left' border='0' cellpadding='0' width='100%'>\r\n\t\t<tr><td><span class='pushbutton'><a href='http:\/\/delicious.com\/post?url=http%3A%2F%2Fwww.emiliosilveravazquez.com%2Fblog%2F2010%2F06%2F14%2Fel-electron-el-foton-la-luz%2F&amp;title=El+electr%C3%B3n%2C+el+fot%C3%B3n%26%238230%3BLa+Luz' title='Delicious' target='_blank' rel='nofollow'><img src='http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-content\/plugins\/knxdt-bookmarks-wordpress-plugin\/images\/delicious.png'  alt='' class='book_img' border='none' style='margin:1px; 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