Seguramente, de pequeños, os propondrían excursiones con la clase al lugar de trabajo de algún padre de algún compañerito de clase. En mi caso siempre era a la fábrica de embotellamiento de Coca·Colas. ¿No habrían más padres con trabajos fascinantes?. Lo que hoy os propongo es que visitemos el lugar de trabajo del Fotón: Él átomo. Os pediría que antes de esta excursión dejarais a vuestros electrones en casa, pues os los pueden quitar a la entrada de la empresa.....(Política de seguridad).
Con un traje de asalariado tipo vemos a nuestro protagonista, el fotón. Trabaja en una empresa del grupo "Luz". Ya comentamos en entradas anteriores que la luz está formada por partículas pequeñas, carentes de masa a las que llamamos fotones. Las "maquinarias" que liberan los fotones de luz son los átomos y para que eso pase, tememos que enrabietar a alguno de sus electrones para que lo libere.
Una cosa fascinante de los electrones es que giran alrededor del núcleo del átomo tal describiendo órbitas tal y como lo hacen los planetas con respecto al Sol. Recordar que los electrones tienen carga negativa y el núcleo una carga positiva que tiene dos finalidades: atrapar a sus propios electrones y que cada electrón conserve su propia órbita sin abandonarla, lo que supondría un cambio en el nivel de energía.
Con esta información podemos suponer dos cosas; la primera es que un electrón sin ayuda del exterior no podrá "fugarse" y la segunda: los electrones que describen órbitas más alejadas del núcleo están cargadas de mayor energía, o dicho de otro modo; el núcleo ejerce menor influencia sobre ellos y les es más fácil abandonar su órbita.
Pero imaginemos que por causas físicas o químicas, este núcleo pierde un electrón. Lo que hará será atrapar a otro para compensar su pérdida (Supongo que es por eso que hay ese cartel en la entrada que dice "Visitantes. Prohibido traer electrones por riesgo de pérdida o permuta involuntaria"). El núcleo es el guardián del "equilibrio eléctrico neutro". Es decir, el encargado de mantener el equilibrio entre electrones (-) y protones (+)
Y ahora llegamos al momento de la producción del fotón: Una partícula externa y despistada choca contra un electrón, alterando su nivel de energía y por tanto, su órbita con respecto al núcleo alejándose de él. El núcleo, fiel guardián del equilibrio, intentará volver a colocar al electrón en su órbita original. El núcleo lo consigue, el electrón vuelve a su órbita primitiva, y por eso pierde la energía que ganó al chocar con la partícula exterior, y la libera en forma de fotón. Consideremoslo con un acto de honestidad atómica. "Esta energía no es mía así que la libero para conservar mi propia estructura".
Sin duda sabréis que la luz blanca (como la del Sol) está compuesta por rayos de diferentes colores, cada uno con su propia frecuencia, longitud de onda y cantidad de energía. Por tanto, y esto es importante para luego poder comprender a Planck, el color del fotón de luz que emite el electrón cuando ha sido excitado dependerá de la cantidad de energía que libere en ese momento, del elemento químico que le pertenece y a la órbita en la que se encontraba girando en el momento de ser perturbada..
El color de la luz que emita el fotón será igual a la frecuencia y longitud de onda propia de ese color y la podremos ver a simple vista siempre y cuando se encuentre en el rango fijado para los rayos que cubren el espectro electromagnético de la luz visible.
¿Habéis visto alguna vez la descomposición de una luz blanca?. Es el clásico experimento de hacer pasar un rayo de sol a través de un prisma. ¿Recordáis que podíamos ver un arco iris una vez descompuesta? . La luz blanca se descompone en 6 colores que van del rojo al violeta. Cada color cuenta con una longitud de onda fija y con diferentes frecuencias de onda.
Cualquier onda electromagnética posee una determinada cantidad de energía que es inversamente proporcional a la longitud de onda. Es decir, a menor longitud de onda de luz visible mayor será la propagación de energía. (P.e un rayo láser).
Al contrario de la luz blanca, cuyos rayos se consideran incoherentes por estar compuesta por ondas magnéticas de frecuencias y longitudes de onda diferentes, la luz que proporciona un dispositivo láser se considera "coherente", porque está compuesta por un rayo de luz de la misma frecuencia y longitud de onda, amplificado miles de veces para incrementar su energía. Por ese motivo la luz del rayo láser es siempre monocromática, siendo la roja la más común y conocida, aunque existen láseres de otros colores. En la tabla que se expone más arriba se puede apreciar que dentro del espectro de luz visible el color violeta posee más energía que el rojo, porque tiene una longitud de onda más corta.
* Frecuencia de onda: Es el número de veces que la propia oscilación se repite en un periodo de tiempo unitario. En el caso de las radiaciones de luz (oscilaciones electromagnéticas), la oscilación se mide por ciclos por segundo o Hertz (1 Hz= 1 ciclo por segundo). La frecuencia de onda suele medirse por el número de crestas de onda que pasan por un punto determinado cada segundo.
* Longitud de onda: Aprovechando la definición de frecuencia dada anteriormente, podemos decir que es la distancia entre dos crestas consecutivas. Es inversamente proporcional a la frecuencia y proporcional a su velocidad. Con esta ecuación podemos conocer cualquiera de las tres cantidades (velocidad, frecuencia, longitud) si conocemos la de las otras dos. Las ondas electromagnéticas de frecuencias extremadamente elevadas como la luz o los rayos x suelen describirse mediante sus longitudes de onda que frecuentemente se expresan en nanómetros (Nm o lo que es lo mismo, una milmillonésima de metro). Una onda electromagnética con una longitud de onda de 1 Nm tiene una frecuencia aproximada de 300 millones de GHz (giga herzios).
No os preocupéis con los conceptos que hoy no hayan quedado claros. Los iremos trabajando. Pero creo que ya podemos ir a visitar al Dr. Planck para que nos hable de su visión del mundo cuántico. Quiero dejaros con una frase suya para ir dimensionando a la persona y al científico que fue: "La ciencia no puede resolver el último misterio de la naturaleza. Y eso se debe a que, en última instancia, nosotros mismos somos una parte del misterio que estamos tratando de resolver". El video que os pondrées muy corto, muy sencillo y extraordinarimante importante a la hora de exlicar lo que es la longitud de onda, la velocidad y la frecuencia. Hasta la semana que viene y sed curiosos!
Definiciones extraídas de : http://www.astromia.com/glosario/frecuencia.htm
Imagen: Órbitas electrón (Teoría de Bohr del Átomo de Hidrógeno) www.gobiernodecanarias.org/educacion
Imagen: Descomposición: sc.ehu.es
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