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  1. Prefacio
  2. Óptica
    1. 1 La naturaleza de la luz
      1. Introducción
      2. 1.1 La propagación de la luz
      3. 1.2 La ley de reflexión
      4. 1.3 Refracción
      5. 1.4 Reflexión interna total
      6. 1.5 Dispersión
      7. 1.6 Principio de Huygens
      8. 1.7 Polarización
      9. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    2. 2 Óptica geométrica y formación de imágenes
      1. Introducción
      2. 2.1 Imágenes formadas por espejos planos
      3. 2.2 Espejos esféricos
      4. 2.3 Imágenes formadas por refracción
      5. 2.4 Lentes delgadas
      6. 2.5 El ojo
      7. 2.6 La cámara
      8. 2.7 La lupa simple
      9. 2.8 Microscopios y telescopios
      10. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
    3. 3 Interferencias
      1. Introducción
      2. 3.1 Interferencia de doble rendija de Young
      3. 3.2 Matemáticas de la interferencia
      4. 3.3 Interferencias de rendijas múltiples
      5. 3.4 Interferencia de película delgada
      6. 3.5 El interferómetro de Michelson
      7. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    4. 4 Difracción
      1. Introducción
      2. 4.1 Difracción de una rendija
      3. 4.2 Intensidad en la difracción de una rendija
      4. 4.3 Difracción de doble rendija
      5. 4.4 Rejillas de difracción
      6. 4.5 Aberturas circulares y resolución
      7. 4.6 Difracción de rayos X
      8. 4.7 Holografía
      9. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
  3. Física moderna
    1. 5 Relatividad
      1. Introducción
      2. 5.1 Invariancia de las leyes físicas
      3. 5.2 Relatividad de la simultaneidad
      4. 5.3 Dilatación del tiempo
      5. 5.4 Contracción de longitud
      6. 5.5 La transformación de Lorentz
      7. 5.6 Transformación relativista de la velocidad
      8. 5.7 Efecto Doppler para la luz
      9. 5.8 Momento relativista
      10. 5.9 Energía relativista
      11. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
    2. 6 Fotones y ondas de materia
      1. Introducción
      2. 6.1 Radiación de cuerpo negro
      3. 6.2 Efecto fotoeléctrico
      4. 6.3 El efecto Compton
      5. 6.4 Modelo de Bohr del átomo de hidrógeno
      6. 6.5 Las ondas de materia de De Broglie
      7. 6.6 Dualidad onda-partícula
      8. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
    3. 7 Mecánica cuántica
      1. Introducción
      2. 7.1 Funciones de onda
      3. 7.2 El principio de incertidumbre de Heisenberg
      4. 7.3 La ecuación de Schrӧdinger
      5. 7.4 La partícula cuántica en una caja
      6. 7.5 El oscilador armónico cuántico
      7. 7.6 El efecto túnel de las partículas a través de las barreras de potencial
      8. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    4. 8 Estructura atómica
      1. Introducción
      2. 8.1 El átomo de hidrógeno
      3. 8.2 Momento dipolar magnético orbital del electrón
      4. 8.3 Espín del electrón
      5. 8.4 El principio de exclusión y la tabla periódica
      6. 8.5 Espectros atómicos y rayos X
      7. 8.6 Láseres
      8. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
    5. 9 Física de la materia condensada
      1. Introducción
      2. 9.1 Tipos de enlaces moleculares
      3. 9.2 Espectros moleculares
      4. 9.3 Enlaces en los sólidos cristalinos
      5. 9.4 Modelo de electrones libres de los metales
      6. 9.5 Teoría de bandas de los sólidos
      7. 9.6 Semiconductores y dopaje
      8. 9.7 Dispositivos semiconductores
      9. 9.8 Superconductividad
      10. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    6. 10 Física nuclear
      1. Introducción
      2. 10.1 Propiedades de los núcleos
      3. 10.2 Energía de enlace nuclear
      4. 10.3 Decaimiento radioactivo
      5. 10.4 Reacciones nucleares
      6. 10.5 Fisión
      7. 10.6 Fusión nuclear
      8. 10.7 Usos médicos y efectos biológicos de la radiación nuclear
      9. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    7. 11 Física de partículas y cosmología
      1. Introducción
      2. 11.1 Introducción a la física de partículas
      3. 11.2 Leyes de conservación de las partículas
      4. 11.3 Cuarks
      5. 11.4 Aceleradores y detectores de partículas
      6. 11.5 El modelo estándar
      7. 11.6 El Big Bang
      8. 11.7 Evolución del universo primigenio
      9. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
  4. A Unidades
  5. B Factores de conversión
  6. C Constantes fundamentales
  7. D Datos astronómicos
  8. E Fórmulas matemáticas
  9. F Química
  10. G El alfabeto griego
  11. Clave de Respuestas
    1. Capítulo 1
    2. Capítulo 2
    3. Capítulo 3
    4. Capítulo 4
    5. Capítulo 5
    6. Capítulo 6
    7. Capítulo 7
    8. Capítulo 8
    9. Capítulo 9
    10. Capítulo 10
    11. Capítulo 11
  12. Índice

Resumen

11.1 Introducción a la física de partículas

  • Las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza son, por orden de intensidad: nuclear fuerte, electromagnética, nuclear débil y gravitacional. Los cuarks interactúan mediante la fuerza fuerte, pero los leptones no. Tanto los cuarks como los leptones interactúan a través de las fuerzas electromagnética, débil y gravitacional.
  • Las partículas elementales se clasifican en fermiones y bosones. Los fermiones tienen un espín semientero y obedecen el principio de exclusión. Los bosones tienen espín entero y no obedecen este principio. Los bosones son los portadores de fuerza de las interacciones de las partículas.
  • Los cuarks y los leptones pertenecen a familias de partículas compuestas por tres miembros cada una. Los miembros de una familia comparten muchas propiedades (carga, espín, participación en las fuerzas) pero no la masa.
  • Todas las partículas tienen antipartículas. Las partículas comparten las mismas propiedades que las partículas de antimateria, pero llevan carga opuesta.

11.2 Leyes de conservación de las partículas

  • Las interacciones de las partículas elementales se rigen por las leyes de conservación de las partículas, que pueden utilizarse para determinar qué reacciones y decaimientos de partículas son posibles (o están prohibidas).
  • La ley de conservación del número bariónico y la ley de conservación del número de tres leptones son válidas en todos los procesos físicos. Sin embargo, la conservación de la extrañeza solo es válida en las interacciones nucleares fuertes y las interacciones electromagnéticas.

11.3 Cuarks

  • Existen seis cuarks conocidos: arriba (up, u), abajo (down, d), encantado (charm, c), extraño (strange, s), superior (top, t) e inferior) (bottom, b). Estas partículas son fermiones con espín semientero y carga fraccionaria.
  • Los bariones están formados por tres cuarks y los mesones por un par cuark-anticuark. Debido a la fuerza fuerte, los cuarks no pueden existir de forma aislada.
  • Las pruebas de los cuarks se encuentran en los experimentos de dispersión.

11.4 Aceleradores y detectores de partículas

  • Se han desarrollado muchos tipos de aceleradores de partículas para estudiarlas y sus interacciones. Entre ellos se encuentran los aceleradores lineales, los ciclotrones, los sincrotrones y los haces de colisión.
  • Las máquinas de haces de partículas colisionantes se utilizan para crear partículas masivas que se decaen rápidamente en partículas más ligeras.
  • Los detectores multipropósito se utilizan para diseñar todos los aspectos de las colisiones de alta energía. Entre ellos se encuentran los detectores para medir el momento y las energías de las partículas de carga y los fotones.
  • Las partículas cargadas se miden doblando estas partículas en un círculo mediante un campo magnético.
  • Las partículas se miden mediante calorímetros que las absorben.

11.5 El modelo estándar

  • El modelo estándar describe las interacciones entre partículas a través de las fuerzas nuclear fuerte, electromagnética y fuerza nuclear débil.
  • Las interacciones de las partículas se representan mediante los diagramas de Feynman. Un diagrama de Feynman representa las interacciones entre partículas en un gráfico espacio-tiempo.
  • Las fuerzas electromagnéticas actúan a gran distancia, pero las fuerzas fuertes y débiles actúan a corta distancia. Estas fuerzas se transmiten entre las partículas mediante el envío y la recepción de bosones.
  • Las teorías de la gran unificación buscan una comprensión del universo en términos de una sola fuerza.

11.6 El Big Bang

  • El universo se expande como un globo: cada punto se aleja de los demás.
  • Las galaxias lejanas se alejan de nosotros a una velocidad proporcional a su distancia. Esta tasa se mide en aproximadamente 70 km/s/Mpc. Así, cuanto más lejos estén las galaxias de nosotros, mayor será su velocidad. Estas "velocidades de recesión" pueden medirse mediante el corrimiento Doppler de la luz.
  • Según los modelos cosmológicos actuales, el universo comenzó con el Big Bang hace aproximadamente 13.700 millones de años.

11.7 Evolución del universo primigenio

  • El universo primitivo era caliente y denso.
  • El universo es isotrópico y se expande.
  • La radiación cósmica de fondo es una prueba del Big Bang.
  • La gran parte de la masa y la energía del universo no se comprenden bien.
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