abril 26 Energía y cantidad de movimiento

8/7/2019 abril 26 Energía y cantidad de movimiento

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Energía y cantidad de movimiento

Abril 26 – 2011Objetivo: El alumno conocerá el concepto de presión de la luz.

Las ondas electromagnéticas transportan energía del sol a la tierra, o de una fogata,antorcha, soplete…a una mano que se coloque cerca.El transporte de energía mediante una de estas ondas queda descrito por el vector dePoynting S, o sea:

B E S ×=

0

1

µ

Donde E y B son los valores de los campos eléctrico y magnético respectivamente.

μ0 es la permitividad del vacío.Pero las ondas electromagnéticas, por ejemplo la luz,debido a su naturaleza dual, llevan también un ímpetu(cantidad de movimiento) lineal, es decir, pueden ejercer una presión (Presión de radiación) sobre un objetodirigiendo luz contra el.

Claro está que estas fuerzas son pequeñas comparadas alas que experimentamos todos los días, y no las

percibimos, pero sus aplicaciones son muy interesantes,

como lo puede corroborar el Dr. William Phillips , quiencompartió en 1997 el premio Nóbel de física por sutrabajo para disminuir la velocidad de átomos en losrelojes atómicos para elevar su precisión hasta el orden de 1 segundo por cada 100millones de años. Como efecto secundario, estos átomos sirven para comprobar algunasde las teorías menos conocidas de Einstein.

La primera medición de la presión de radiación fue hecha en 1901-1903 por Nichols yHull en los Estados Unidos y por Lebedev en Rusia, cerca de 30 años después de queMaxwell hubiera predicho que tales fenómenos existían, en la ficción, en latrascendente novela Sanshirou (1908) de Natsume Souseki , el Profesor Hirota ha

dedicado su vida al estudio de fenómenos semejantes.

Consideremos un haz paralelo que cae sobre un objeto durante un tiempo t, de talmanera, que la luz incidente sea totalmente absorbida por el objeto. Si durante estetiempo es absorbida una cantidad de energía U, la cantidad de movimiento p aplicada,obedece a las predicciones de J.C. Maxwell

cU

p = Absorción Total

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La dirección de p es la del haz incidente. Si la energía U se reflejara totalmente, lacantidad de movimiento será entonces el doble.

U p

2=

Reflexión Total

Si la luz no es ni totalmente reflejada, ni totalmente

absorbida, entonces el valor de la cantidad demovimiento se encontrará en un valor intermedio enteU /c y 2U/c