¿Cómo hacer física en una oficina de patentes?.

Presentación del tema: "¿Cómo hacer física en una oficina de patentes?."— Transcripción de la presentación:

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2 ¿Cómo hacer física en una oficina de patentes?

3 Datos biográficos de Einstein
Nació en Ulm, Alemania el 14 de marzo de1879 En 1880 su familia se mudo a Munich En 1894 su familia se fue a vivir a Milán y luego a Pavía. Einstein se quedó en Munich, pero se las ingenio para después irse con su familia. Aborrecía las cosas militares En 1896 se graduó de la secundaria en Aarau Ese mismo año ingreso al Eidgenössische Technische Hochschule en Zurich En 1900 se graduó en el Eidgenössische Technische Hochschule Se volvió suizo en 1901 En 1902 se fue a Berna a trabajar en la oficina de patentes

4 Einstein alrededor de 1905

5 Los trabajos de Einstein en el 1905
"Annus mirabilis" Un punto de vista heurístico respecto a la creación y transformación de la luz. 18 de marzo Nueva determinación de las dimensiones de una molécula. 30 de abril Sobre el movimiento de partículas suspendidas en un líquido en reposo, según la teoría cinético molecular del calor. 11 de mayo Sobre la electrodinámica de los cuerpos en movimiento. 30 de junio ¿Depende la inercia de un cuerpo de la energía que contiene?. 27 de septiembre Sobre la teoría del movimiento browniano. 19 de diciembre

6 Los trabajos de Einstein en el 1905
"Annus mirabilis" Un punto de vista heurístico respecto a la creación y transformación de la luz. 18 de marzo Nueva determinación de las dim|ensiones de una molécula. 30 de abril Sobre el movimiento de partículas suspendidas en un líquido en reposo, según la teoría cinético molecular del calor. 11 de mayo Sobre la electrodinámica de los cuerpos en movimiento. 30 de junio. El trabajo de la teoría de la relatividad especial ¿Depende la inercia de un cuerpo de la energía que contiene?. 27 de septiembre Sobre la teoría del movimiento browniano. 19 de diciembre

7 Los trabajos de Einstein en el 1905
"Annus mirabilis" Un punto de vista heurístico respecto a la creación y transformación de la luz. 18 de marzo Nueva determinación de las dimensiones de una molécula. 30 de abril. Tesis doctoral. Primer teorema de fluctuación-disipación. Fundamentos de la Mecánica Estadística Sobre el movimiento de partículas suspendidas en un líquido en reposo, según la teoría cinético molecular del calor. 11 de mayo. Fundación de la teoría física de los procesos estocásticos Sobre la electrodinámica de los cuerpos en movimiento. 30 de junio ¿Depende la inercia de un cuerpo de la energía que contiene?. 27 de septiembre Sobre la teoría del movimiento browniano. 19 de diciembre

8 Los trabajos de Einstein en el 1905
"Annus mirabilis" Un punto de vista heurístico respecto a la creación y transformación de la luz. 18 de marzo Nueva determinación de las dimensiones de una molécula. 30 de abril Sobre el movimiento de partículas suspendidas en un líquido en reposo, según la teoría cinético molecular del calor. 11 de mayo Sobre la electrodinámica de los cuerpos en movimiento. 30 de junio ¿Depende la inercia de un cuerpo de la energía que contiene?. 27 de septiembre Sobre la teoría del movimiento browniano. 19 de diciembre

9 Algunas reflexiones sobre Einstein
Los descubrimientos de Einstein requirieron de algo más que inteligencia y sabiduría. Se necesitaba un espíritu libre y revolucionario. Una mente inquisitiva y creativa, que estuviera dispuesta a desechar dogmas e ideas preconcebidas. Una actitud de enfrentamiento a la autoridad en cualquiera de sus formas.

10 Algunas reflexiones sobre Einstein
Él mismo. Su cerebro, su actitud, su forma de ver las cosas. La necesidad de entender el “mundo” Su familia liberal y “no practicante”. Su tío, los amigos de sus papás, su mamá La atmósfera que reinaba en Zurich cuando el estudió ahí Gran agitación científica y tecnológica Mentalidad revolucionaria e innovadora Presencia de Trotsky, Lenin, Rosa Luxemburgo, … Sus amigos y conocidos: Besso, Grossman, Mileva Maric El socialista Friedrich Adler. Que asesinó al primer ministro austriaco

11 ¿Qué quería Einstein? Entender de qué estaba hecha la luz y la materia, como interaccionan y, en general, entender las causas fundamentales de los fenómenos físicos La ciencia lo que intenta es entender el universo La biología intenta entender el funcionamiento de los seres vivos La química analiza las sustancias y sus interacciones a nivel atómico La psicología estudia el comportamiento humano y trata de entender sus causas y sus efectos. La sociología tratar de dilucidar los mecanismos de funcionamiento de las colectividades humanas

12 ¿Qué es la luz? ¿Es una onda o son partículas? ¿Cómo se produce? ¿Cómo se propaga? ¿Cómo se absorbe y cómo se emite? ¿Cómo interacciona con la materia?

13 Einstein y la revolución cuántica

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15 La mayor aventura del pensamiento de la historia de la humanidad
La mecánica cuántica La mayor aventura del pensamiento de la historia de la humanidad

16 Teoría cuántica Física Nuclear Física atómica y molecular
Usos médicos Bombas Energía Materiales y tecnología Evolución del universo Física Nuclear Física atómica y molecular Partículas subatómicas Teoría cuántica Óptica cuántica Criptografía cuántica Computación cuántica Laseres Comunicaciones

17 La revolución cuántica cambio la forma en que vemos el mundo
Física Filosofía Determinismo contra indeterminismo Causalidad Localidad contra no localidad Todas las ciencias que hacen uso de sus principios Química Ramas de la biología

18 ¿Qué es una revolución científica?
Construir una teoría, realizar un experimento, encontrar algún hecho, que destruya y modifique profundamente los conocimientos anteriores, tomados la mayor parte de las veces como dogmas. Por tanto, para entender la profundidad y la fuerza de una revolución científica, debemos entender y valorar esos conocimientos previos. Debemos comprender porque esos conocimientos fueron elevados a la categoría de dogma

19 ¿Cómo era la física a finales del siglo XIX? La mécanica
Sir Isaac Newton Philosophiae Naturalis Principia Mathematica 1687

20 ¿Cómo era la física a finales del siglo XIX?
La mécanica Las leyes de Kepler La leyes de la mecánica de Newton y la teoría de la gravitación La mecánica celeste El descubrimiento de Neptuno Las reformulaciones de la mecánica clásica La explicación de la mecánica de algunas propiedades termodinámicas de los gases Sus derivaciones: La mecánica de fluidos, etc. Su reinado, de más de 200 años, era indiscutible y su poder avasallador

21 ¿Cómo era la física a finales del siglo XIX?
La mécanica Nada más y nada menos, que la revolución industrial se sustentó en la mecánica

22 ¿Cómo era la física a finales del siglo XIX?
La mécanica La mecánica de Newton se basa en el calculo infinitesimal. La continuidad está en sus raices. El cambio en las variables dinámicas de las partículas y los sistemas se efectúa de manera continua. Una partícula puede tener cualquier energía posible, cualquier cantidad de movimiento, cualquier momento angular. La energía se intercambia de manera continua.

23 ¿Cómo era la física a finales del siglo XIX?
La teoría electromagnética Unificación de la electricidad y el magnetismo 1864

24 ¿Cómo era la física a finales del siglo XIX?
La teoría electromagnética Explicación de todos los fenómenos eléctricos y magnéticos conocidos Predicción de que la luz era un fenómeno electromagnético Explicación de la óptica geométrica Era tan “oscuro” que Hemholtz, en 1871, le encargo a Heinrich Hertz clarificar sus estudios, pero sobre todo demostrar que las “ondas electromagnéticas” de la teoría de Maxwell se propagaban a la velocidad de la luz

25 ¿Cómo era la física a finales del siglo XIX?
La teoría electromagnética En 1887 Hertz verifica experimentalmente que Existen ondas electromagnéticas La luz es una onda electromagnética Pero encuentra también…el efecto fotoeléctrico

26 ¿Cómo era la física a finales del siglo XIX?
La luz A principios del siglo XIX, gracias a los trabajos de Young, Fresnel, Arago y otros, quedó solidamente demostrado que la luz era una onda. La teoría electromagnética de Maxwell explicó matemáticamente a la luz como una onda electromagnética Hertz probo experimentalmente la teoría electromagnética de la luz ¡Establecido quedó que la luz era una onda!

27 La física a finales del siglo XIX
Mecánica (y todas sus derivaciones) Continuidad. Invención y aplicación del cálculo diferencial e integral y del análisis matemático Concepto de partícula Electromagnetismo (Teoría de Maxwell) La luz es una onda electromagnética Óptica Termodinámica

28 La física a finales del siglo XIX
William Thomson Kelvin (Lord Kelvin): Dos pequeñas nubes en el horizonte El resultado negativo del experimento de Michelson y Morley La catástrofe ultravioleta de la ley de Rayleigh-Jeans . El problema del cuerpo negro Otros (“desconocidos”) El problema del calor específico de los sólidos Los espectros de las sustancias El efecto fotoeléctrico

29 La radiación del cuerpo negro
El emisor y absorbedor perfecto

30 La radiación del cuerpo negro

31 La catástrofe ultravioleta
Densidad espectral de energía

32 La hipótesis cuántica. Planck 1900
El intercambio de energía entre la radiación y las paredes del recipiente se efectúa de manera cuantizada, es decir, la energía no se intercambia de manera continua sino en paquetes, llamados cuantos

33 La ley de radiación de Planck. 1900

34 La radiación del cuerpo negro
| Densidad espectral de energía

35 La perspectiva de Einstein
(1905) Un punto de vista heurístico respecto a la creación y transformación de la luz 18 de marzo de Ann Phys. 17 (1905) 132.

36 La perspectiva de Einstein
(1905) Mecánica estadística (1902) Estudio estadístico de la radiación electromagnética tenue Similitud con un gas de partículas

37 ¿Habrá otro fenómeno dónde esto se manifieste?
La perspectiva de Einstein (1905) ¡La radiación misma está cuantizada! La luz son pelotas ¿Habrá otro fenómeno dónde esto se manifieste? El efecto fotoeléctrico

38 El efecto fotoeléctrico
Hertz 1887

39 El efecto fotoeléctrico
1. Los electrones son emitidos inmediatamente 2. El aumento de la intensidad de la luz aumenta el número de electrones emitidos, pero no su energía cinética máxima 3. La luz de baja frecuencia (roja), sin importar su intensidad, no causa eyección de electrones 4. La luz de alta frecuencia (ultravioleta), débil eyecta unos cuantos electrones, pero su energía cinética máxima es mayor que los obtenidos usando luz muy intensa de longitudes de onda mayores

40 El efecto fotoeléctrico
La teoría ondulatoria de la luz (ondas electromagnéticas) es incapaz de explicar el efecto fotoeléctrico. ¡La física clásica falla de nuevo!

41 La perspectiva de Einstein
(1905) La teoría cuántica de la luz explica perfectamente el efecto fotoeléctrico

42 El efecto fotoeléctrico
1. Los electrones son emitidos inmediatamente 2. El aumento de la intensidad de la luz aumenta el número de electrones emitidos, pero no su energía cinética máxima 3. La luz roja, sin importar su intensidad, no causa eyección de electrones 4. La luz ultravioleta débil eyecta unos cuantos electrones, pero su energía cinética máxima es mayor que los obtenidos usando luz muy intensa de longitudes de onda mayores

43 La perspectiva de Einstein
(1905) La teoría cuántica de la luz explica perfectamente el efecto foto eléctrico Millikan (detractor de la idea) lo prueba contundentemente entre 1914 y 1916

44 La primera derivación de la ley de distribución de Planck
Einstein 1915

45 La primera derivación de la ley de distribución de Planck
Einstein 1915

46 La primera derivación de la ley de distribución de Planck
Einstein 1915 Primera derivación de la distribución de Planck La ley de Bohr para las frecuencias atómicas El balance de momentos exige que el fotón emitido sea unidireccional, con momento

47 Aceptación universal de la idea del cuanto de luz
Comprobación experimental. Millikan Efecto Compton Partículas de luz = Fotones. G. N. Lewis. 1926

48 ¿Por fin, que $#?%&%" es la luz?
La luz es onda y partícula En unos fenómenos se manifiesta como onda y en otros como partículas. “Ella decide” En la propagación se comporta como onda En la interacción con la materia se comporta como partícula

49 La dualidad onda-particula Einstein la inventó para la luz
Sobre el desarrollo de nuestras opiniones respecto a la naturaleza y estructura de la radiación Phys. Zs. 10 (1909) 817 Señala la necesidad de usar los conceptos ondulatorios y corpusculares a la vez para describir el comportamiento de los sistemas cuánticos

50 ¿Y qué onda con la materia?
Algo más raro pasa aún, pero eso sería tema de otra plática, pero en eso también tuvo mucho que ver Einstein….. Tantan, fin Gracias, que les vaya bien y dedíquense a la ciencia