1. Interacción Onda-Materia
2. Cuando las ondas electromagnéticas interaccionan con la materia, ¿lo hacen de forma continua o discreta?
Discreta. La energía de la radiación se puede emitir en partes pequeñas por los resonadores. Los intercambios de energía de los resonadores con la radiación electromagnética (EM) son discretos.
3. Puesto que las energías de los fotones son similares a las de los electrones en los átomos o libres, si utilizamos un fotón para medir dónde está un electrón, ¿podemos medir con absoluta precisión simultáneamente la posición y la velocidad del electrón? (NO invocar el principio de indeterminación de Heisenberg).
No, porque si la posición del electrón se determina con exactitud, el momento lineal queda indeterminado.
2. Longitud de Onda y Color
12. Llamamos color a la luz de una cierta frecuencia, o longitud de onda. ¿Cuál es la longitud de onda del rojo? ¿Y del violeta?
- λ = 0.62 µm (≈ rojo) (620-700 nm)
- λ = 0.4 µm (≈ violeta) (400-450 nm)
3. Cuerpo Negro y Radiación
13. ¿Qué es un cuerpo negro?
Un cuerpo negro es un objeto teórico o ideal que absorbe toda la luz y toda la energía radiante que incide sobre él. Nada de la radiación incidente se refleja o pasa a través del cuerpo negro. A pesar de su nombre, el cuerpo negro emite luz y constituye un sistema físico idealizado para el estudio de la emisión de radiación electromagnética.
4. Unidades de Intensidad Luminosa
14. ¿Qué es la unidad de intensidad luminosa de una candela, un lumen, un lux?
- Lumen: Flujo de energía en forma de luz emitido por un emisor puntual de 1 candela que fluye en un estereorradián.
- Lux: 1 Lux es la iluminación que produce un emisor de 1 candela en una superficie perpendicular al rayo de luz situada a 1 metro del emisor.
15. Definición de candela
La candela es una unidad del sistema básico internacional, con la que se mide la intensidad de una luz. Es la intensidad luminosa, en una dirección dada, de una fuente que emite una radiación monocromática de frecuencia 540 × 1012 hercios y que tiene una intensidad energética en esta dirección de 1/683 vatios por estereorradián.
5. Aplicaciones y Ejemplos
16. Si una bombilla amarilla de longitud de onda 0.55 micras convierte toda su potencia eléctrica de 1 vatio en luz, ¿cuántos lúmenes emite?
1 vatio = 685 lúmenes a λ = 0.55 µm
17. Aproximadamente, ¿cuántos luxes debe proporcionar un arquitecto para que se pueda trabajar en una habitación?
- Cocina: entre 200 y 300 lx, aunque para el área específica de trabajo se eleva hasta los 500 lx.
- Dormitorios: entre 50 y 150 lx, para leer 500 lx.
- Salón: entre 100 y 300 lx.
- Baño: 100 lx, zona espejo 500 lx.
- Escaleras, pasillos: 100 lx.
18. ¿Qué longitudes de onda (y sus nombres) se utilizan para definir las mezclas de colores?
X = aA + bB + cC
-1 <= a, b, c <= +1
- A: λ = 0.45 µm (≈ azul)
- B: λ = 0.55 µm (≈ amarillo verdoso)
- C: λ = 0.62 µm (≈ rojo)
19. ¿Cuántos parámetros necesitamos para encontrar cualquier color, 2 o 3?
3 (matiz, saturación y luminancia)
6. Color y Arquitectura
23. ¿Depende el color de una estructura que vemos solo del color de la fuente que lo ilumina? Si no es así, ¿de qué más depende?
No, también depende de la naturaleza de la propia estructura.
24. ¿Generan color los espejos? ¿Por qué?
Un espejo perfecto reflejaría todos los colores comprendidos en la luz blanca, por lo tanto, sería blanco. Sin embargo, la luz es radiación electromagnética; los colores simplemente son el resultado de la percepción visual que se genera en el cerebro al interpretar las distintas longitudes de onda que nuestro órgano visual es capaz de distinguir. Por tanto, la luz blanca es la suma de todos los colores. Cuando un objeto es blanco, significa que no absorbe ningún color y refleja todos los colores, mientras que si es de color negro, atrae a todos los colores y no refleja ninguno.
25. Indique la importancia del color en arquitectura
La función práctica ligada al color en la arquitectura deriva en una serie de factores que debemos conocer ante el futuro edificio a construir. Por ejemplo: para enfriar o calentar los interiores, según el mayor o menor grado de absorción de los rayos solares; o esa función simbólica, vinculada a los matices espirituales, intangibles, sensitivos e incluso psicológicos; o dar forma donde no existe, separar, o iluminar espacios, etc. En definitiva, el optar por un color u otro determinará en parte el carácter de nuestra edificación. La arquitectura y el color deben vivir en armonía para poder conformar un espectáculo visual.
El color para descubrir la arquitectura:
- Descripción funcional.
- Descripción formal (Ejemplo: El color se emplea como estrategia para describir la métrica del edificio, para describir su sistema estructural).
7. Cuantización y Átomos
29. ¿Por qué hay zonas alrededor de los protones, o de los soles, en donde no puede haber electrones o planetas? (Cuantización de las órbitas)
Porque la energía de la radiación está cuantizada (no es un continuo). La cantidad más pequeña de energía es la constante de Planck (h = 6.6262 x 10-34 J·s). Según el modelo de Bohr, la energía del primer estado energético (n=1) es 13,6 eV.
33. ¿Por qué hay átomos neutros (los gases nobles) y otros muy reactivos?
Porque los gases nobles tienen su capa electrónica externa completa, que es la situación más estable por su mínima energía. Los átomos que perdiendo (alcalinos) o ganando (halógenos) un número pequeño de electrones completen su capa electrónica externa, tendrán gran tendencia a hacerlo y por ello serán muy reactivos.
34. En electrón-voltios (eV), ¿cuál es la energía de la órbita más baja del átomo de hidrógeno?
El hidrógeno es el átomo más simple, solamente orbita un electrón, siendo la órbita de menor radio o de radio de Bohr, le corresponde la menor energía, 13.6 eV.
8. Cargas Oscilantes y Radiación
36. ¿Qué ocurre cuando una carga eléctrica oscila con un Movimiento Armónico Simple?
Produce radiación electromagnética.
37. Dependiendo de la frecuencia de oscilación de la carga de la cuestión, ¿qué tipo de fenómeno observamos?
Dependiendo de la frecuencia, podríamos observar dicha radiación. Si la frecuencia es de la zona del visible, lo detectaríamos con nuestros ojos (veríamos su color).
38. ¿Cuál es el sistema de movimiento de los electrones?
De realimentación positiva: se mueve porque una fuerza lo empuja y al moverlo mueve a la fuerza que lo empuja. Fenómeno interactivo.
9. Unidades y Escalas
39. ¿A cuántos Julios equivale un electrón-voltio?
1 eV = 1.60217733 x 10-19 J
40. En la escala del electrón, sabiendo que cambia de órbita a los 10-8 segundos, ¿cuánto tiempo a escala representa ese tiempo?
10-8 s —————- 1 s
0.31536 ————- 1 año
10. Interacciones y Física Atómica
41. ¿Por qué si ilumino el aluminio con una luz, si la frecuencia de la luz no es adecuada a los átomos del material, los electrones no saltan?
Frecuencia de la luz: 104; λ 0.7 – 0.3 micras.
45. ¿Si las interacciones tuviesen una intensidad de 4500 J?
Se chocarían.
46. ¿Qué ocurre en una mesa de billar con muchas bolas si a una de ellas le damos mucha energía?
Si le das mucha energía a una bola de billar, los átomos de esta comienzan a chocar entre sí, haciendo vibrar a la bola y, por consiguiente, haciendo que todas las bolas choquen entre sí.
47. ¿Son distintas la física a nivel atómico de la física a nivel macro?
No, pero los juegos energéticos sí.
48. ¿La función Psi, corrige los movimientos de las partículas?
La función Psi señala la probabilidad de una cierta trayectoria, por tanto, no corregirá los movimientos de las partículas. Los electrones, por ejemplo, se mueven de una forma caótica y resulta imposible definir una función que describa su movimiento en el tiempo. Así, con la función Psi hallamos una probabilidad, que nos da información, pero no actúa sobre los movimientos.
11. Átomo de Hidrógeno
49. ¿Las energías de las 3 órbitas de hidrógeno?
El átomo de hidrógeno es el más simple de todos, contando con un solo electrón y, por lo tanto, con una sola órbita (en principio). Sin embargo, podemos excitar al electrón haciendo que este pase a la órbita siguiente o a la anterior.
50. Frecuencia de emisión de los saltos de órbita de los átomos de hidrógeno
Las transiciones electrónicas vienen determinadas por la energía que el electrón emite o absorbe, por lo tanto, no existe una frecuencia determinada, sino que depende de la energía que le proporcionamos al electrón.
51. ¿Puede haber sistemas en los que el nivel energético inferior tenga más energía que una superior?
Sí, a partir del nivel 3 depende de los momentos angulares.
12. Materiales y Enlaces
53. Cemento
Material de construcción compuesto de una sustancia en polvo que, mezclada con agua u otra sustancia, forma una pasta blanda que se endurece con el contacto del aire. Se emplea para tapar y rellenar huecos.
54. Grafeno
Láminas muy delgadas de carbono puro formada por hexágonos. Resiste los desplazamientos.
55. Uniones entre átomos para formar moléculas y compuestos
Derivan de las propiedades atómicas.
Electrones en los átomos: Gases Nobles (capa llena); los demás tienen sus orbitales exteriores descompensados.
Uniones: Iónica, Covalente y Metálica.
La unión más fuerte:
- Todos los átomos comparten.
- Todos los electrones de la última capa.
- Nada fuertes en los metales porosos.
- Más fuerte es el Enlace Covalente de Carbono: Arena.