Fuerza
Electromagnética
La interacción electromagnética afecta exclusivamente
a los cuerpos con carga eléctrica, siendo la causante de los cambios físicos y
químicos de átomos y moléculas, donde une a los electrones y los núcleos, es
mucho más intensa que la fuerza gravitatoria y su alcance es también infinito.
Sin embargo, no es acumulativa como la gravitación, pues, según el tipo de
cargas presentes, las interacciones electromagnéticas son atractivas o
repulsivas, a modo que la neutralidad eléctrica de la materia cancela sus efectos
a larga distancia (http://centros5.pntic.mec.es/ies.victoria.kent/Rincon-C/Curiosid2/rc-132.pdf).
A raíz del triunfo de la teoría general de la
gravitación de Newton, Coulomb la adaptó para explicar las fuerzas de atracción
y repulsión experimentadas por los objetos cargados eléctricamente, demostrando
que ésta era directamente proporcional al producto de las cargas eléctricas e
inversamente proporcional al cuadrado de su distancia. Mostró también que las
cargas de igual signo se atraen y las de distinto signo se repelen, y que los
cuerpos imanados también sufrían una fuerza inversamente proporcional al
cuadrado de la distancia (http://centros5.pntic.mec.es/ies.victoria.kent/Rincon-C/Curiosid2/rc-132.pdf).
La fuerza electromagnética, que interactúa con las
partículas cargadas eléctricamente, como los electrones y los quarks, pero no
con las partículas sin carga, como los gravitones. Es mucho más intensa que la
fuerza gravitatoria: la fuerza electromagnética entre dos electrones es
aproximadamente un millón de billones de billones de billones (un 1 con
cuarenta y dos ceros detrás) de veces mayor que la fuerza gravitatoria. Sin
embargo, hay dos tipos de carga eléctrica, positiva y negativa. La fuerza entre
dos cargas positivas es repulsiva, al igual que la fuerza entre dos cargas
negativas, pero la fuerza es atractiva entre una carga positiva y una negativa.
La atracción electromagnética entre los electrones
cargados negativamente y los protones del núcleo cargados positivamente hace
que los electrones giren alrededor del núcleo del átomo, igual que la atracción
gravitatoria hace que la Tierra gire alrededor del Sol. La atracción
electromagnética se representa causada por el intercambio de un gran número de
partículas virtuales sin masa de espín 1, llamadas fotones. De nuevo, los
fotones que son intercambiados son partículas virtuales.
Una partícula con carga (por ejemplo un electrón),
genera un campo eléctrico en el espacio, y toda carga que se ubique en ese
campo siente una fuerza de tipo eléctrico. La dirección de esta fuerza coincide
con la recta que une a las cargas y su sentido depende del signo (si son de
igual signo se repelen, y se atraen si tienen distinto signo). Cuando las cargas
están en movimiento generan, además del campo eléctrico un campo magnético.
Estos campos están unificados mediante unas ecuaciones llamadas ecuaciones de
Maxwell, y se conoce como campo electromagnético. El alcance también es
infinito y la forma de la ecuación para la fuerza electrostática es similar a
la de la gravedad (http://espanol.answers.yahoo.com/question/index?qid=20080406181125AAVz9Ib).
F(e) = kq(1).q(2)/r² (aquí k es la constante
eléctrica).
El fotón
(Partícula Fundamental):
Es la partícula elemental responsable de las
manifestaciones cuánticas del fenómeno electromagnético. Es la partícula
portadora de todas las formas de radiación electromagnética, incluyendo a los
rayos gamma, los rayos X, la luz ultravioleta,
la luz visible, entre otras. El fotón tiene una masa invariante cero y viaja en
el vacío con una velocidad constante c, presenta tanto propiedades
corpusculares como ondulatorias (Propiedad onda- partícula).
En física moderna, el fotón (en griego φῶς, φωτός
[luz], y -ón) es la partícula elemental responsable de las manifestaciones
cuánticas del fenómeno electromagnético. Es la partícula portadora de todas las
formas de radiación electromagnética, incluyendo a los rayos gamma, los rayos
X, la luz ultravioleta, la luz visible (espectro electromagnético), la luz
infrarroja, las microondas, y las ondas de radio. El fotón tiene una masa
invariante cero,] y viaja en el vacío con una velocidad constante c. Como todos
los cuantos, el fotón presenta tanto propiedades corpusculares como
ondulatorias ("dualidad onda-corpúsculo"). Se comporta como una onda
en fenómenos como la refracción que tiene lugar en una lente, o en la
cancelación por interferencia destructiva de ondas reflejadas; sin embargo, se
comporta como una partícula cuando interacciona con la materia para transferir
una cantidad fija de energía. Esto difiere de lo que ocurre con las ondas
clásicas, que pueden ganar o perder cantidades arbitrarias de energía. Para la
luz visible, la energía portada por un fotón es de alrededor de 4×10–19
joules; esta energía es suficiente para excitar un ojo y dar lugar a la visión (http://es.answers.yahoo.com/question/index?qid=20110429081707AA8yI5K).
Además de energía, los fotones llevan también asociada
una cantidad de movimiento o momento lineal, y tienen una polarización. Siguen
las leyes de la mecánica cuántica, lo que significa que a menudo estas
propiedades no tienen un valor bien definido para un fotón dado. En su lugar se
habla de las probabilidades de que tenga una cierta polarización, posición, o
cantidad de movimiento. Por ejemplo, aunque un fotón puede excitar a una
molécula, a menudo es imposible predecir cuál será la molécula excitada.
El concepto de fotón ha llevado a avances muy
importantes en física teórica y experimental, tales como la teoría cuántica de
campos, el condensado de Bose-Einstein y la interpretación probabilística de la
mecánica cuántica, y a inventos como el láser. De acuerdo con el modelo
estándar de física de partículas los fotones son los responsables de producir
todos los campos eléctricos y magnéticos, y a su vez son el resultado de que
las leyes físicas tengan cierta simetría en todos los puntos del
espacio-tiempo. Las propiedades intrínsecas de los fotones (masa invariante y
espín), están determinadas por las propiedades de la simetría de Gauge.
Los fotones se aplican a muchas áreas, como la
fotoquímica, el microscopio fotónico y la medición de distancias moleculares.
Incluso se los ha estudiado como componentes de computadoras cuánticas y en aplicaciones
sofisticadas de comunicación óptica como por ejemplo en criptografía cuántica.
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