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Índice
  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

Compruebe Lo Aprendido

4.1

17,8°17,8°, 37,7°37,7°, 66,4°66,4°; no

4.2

74,3°74,3°, 0,0083I00,0083I0

4.3

Al utilizar dsenθ=mλdsenθ=mλ, el máximo de interferencia se produce en 2,87°2,87° para m=20.m=20. A partir de la Ecuación 4.1, este es también el ángulo para el segundo mínimo de difracción. (Nota: Ambas ecuaciones utilizan el índice m pero se refieren a fenómenos distintos)

4.4

3,332×10−6m3,332×10−6m o 300 líneas por milímetro

4.5

8,4×10−4rad8,4×10−4rad, 3000 veces más amplio que el telescopio Hubble

4.6

38,4°38,4° y 68,8°68,8°; entre θ=0°90°θ=0°90°, los órdenes 1, 2 y 3, son todos los que existen.

Preguntas Conceptuales

1.

El patrón de difracción se hace más amplio.

3.

Los walkie-talkies utilizan ondas de radio cuyas longitudes de onda son comparables al tamaño de la colina y, por tanto, son capaces de difractarse alrededor de ella. Las longitudes de onda visibles de la linterna viajan en forma de rayos a esta escala de tamaño.

5.

El patrón de difracción se convierte en bidimensional, con franjas principales, que ahora son manchas, que van en direcciones perpendiculares y manchas más tenues en direcciones intermedias.

7.

El parámetro β=ϕ/2β=ϕ/2 es el ángulo de arco mostrado en el diagrama fasorial en la Figura 4.7. La diferencia de fase entre la primera y la última ondícula de Huygens a través de una rendija es 2β2β y está relacionada con la curvatura del arco que forma el fasor resultante que determina la intensidad de la luz.

9.

azul; La menor longitud de onda de la luz azul da lugar a un ángulo menor para el límite de difracción.

11.

No, estas distancias son tres órdenes de magnitud menores que la longitud de onda de la luz visible, por lo que la luz visible es una mala forma deficiente de detectar los átomos.

13.

Las longitudes de onda de los rayos ultravioleta son mucho mayores que las separaciones de la red de los cristales, por lo que no hay difracción. La ecuación de Bragg implica un valor de senθ mayor que la unidad, que no tiene solución.

15.

La imagen aparecerá en una ubicación o tamaño ligeramente diferente cuando se vea con longitud de onda 10%10% menor, pero exactamente a la mitad de la longitud de onda, una interferencia de orden superior reconstruye la imagen original, de diferente color.

Problemas

17.

a. 33,4°33,4°; b. no

19.

a. 1,35×10−6m1,35×10−6m; b. 69,9°69,9°

21.

750 nm

23.

2,4 mm, 4,7 mm

25.

a. 1,00λ;1,00λ; b. 50,0λ;50,0λ; c. 1.000λ1.000λ

27.

1,92 m

29.

45,1 ° 45,1 °

31.

I / I 0 = 2,2 × 10 −5 I / I 0 = 2,2 × 10 −5

33.

0,63 I 0 , 0,11 I 0 , 0,0067 I 0 , 0,0062 I 0 , 0,00088 I 0 0,63 I 0 , 0,11 I 0 , 0,0067 I 0 , 0,0062 I 0 , 0,00088 I 0

35.

0,200

37.

3

39.

9

41.

5,97 ° 5,97 °

43.

8,99 × 10 3 8,99 × 10 3

45.

707 nm

47.

a. 11,8°11,8°, 12,5°12,5°, 14,1°14,1°, 19,2°19,2°; b. 24,2°24,2°, 25,7°25,7°, 29,1°29,1°, 41,0°41,0°; c. La disminución del número de líneas por centímetro en un factor x significa que el ángulo para el máximo de orden xes el mismo que el ángulo original para el máximo de primer orden.

49.

a. utilizando λ=700nm,θ=5.0°;λ=700nm,θ=5.0°; b. utilizando λ=460nm,θ=30,3°λ=460nm,θ=30,3°

51.

a. 26 300 líneas/cm; b. sí; c. no

53.

1,13 × 10 −2 m 1,13 × 10 −2 m

55.

107 m

57.

a. 7,72×10−4rad;7,72×10−4rad; b. 23.2 m; c. 590 km

59.

a. 2,24×10−4rad;2,24×10−4rad; b. 5,81 km; c. 0,179 mm; d. puede distinguir los detalles a 0,2 mm de distancia a la distancia del brazo

61.

2,9 μ m 2,9 μ m

63.

6,0 cm

65.

7,71 km

67.

1.0 m

69.

1,2 cm o menos

71.

no

73.

0,120 nm

75.

4,51 ° 4,51 °

77.

13,2 ° 13,2 °

Problemas Adicionales

79.

a. 2,2 mm; b 0,172°0,172°, el amarillo de segundo orden y el violeta de tercer orden coinciden

81.

2,2 km

83.

1,3 cm

85.

a. 0,28 mm; b. 0,28 m; c. 280 m; d. 113 km

87.

33 m

89.

a. verticalmente; b. ±20°±20°, ±44°±44°; c. 0, ±31°±31°, ±60°±60°; d. 89 cm; e. 71 cm

91.

0,98 cm

93.

I / I 0 = 0,041 I / I 0 = 0,041

95.

340 nm

97.

a. 0,082 rad y 0,087 rad; b. 480 nm y 660 nm

99.

dos órdenes

101.

sí y N/A

103.

600 nm

105.

a. 3,4×10−5°3,4×10−5°; b. 51°51°

107.

0,63 m

109.

1

111.

0,17 mW/cm2mW/cm2 para m=1m=1 únicamente, sin órdenes superiores

113.

28,7 ° 28,7 °

115.

a. 42,3 nm; b. Esta longitud de onda no está en el espectro visible. c. El número de rendijas de esta rejilla de difracción es demasiado grande. El grabado en los circuitos integrados puede hacerse con una resolución de 50 nm, por lo que las separaciones de las rendijas de 400 nm están en el límite de lo que podemos hacer hoy en día. Este espacio entre líneas es demasiado pequeño para producir difracción de la luz.

117.

a. 549 km; b. Se trata de un telescopio excesivamente grande. c. Es irrazonable asumir el límite de difracción para los telescopios ópticos, a menos que sea en el espacio, debido a los efectos atmosféricos.

Problemas De Desafío

119.

a. I=0,00500I0,0,00335I0I=0,00500I0,0,00335I0; b. I=0,00500I0,0,00335I0I=0,00500I0,0,00335I0

121.

12.800

123.

1,58 × 10 −6 m 1,58 × 10 −6 m

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