EPÓNIMOS RELACIONADOS CON LA FÍSICA

 LEYES DE LA FÍSICA

Ilustración de la ley de Malus: el eje rojo del polarizador forma con el eje negro polarización de la onda incidente, un ángulo ${\displaystyle \theta }$. La onda resorte polarizada sigue la misma dirección que el eje del polarizador, y atenuada.

La ley de Malus, indica que la intensidad de un rayo de luz polarizado linealmente, que atraviesa un analizador perfecto y de eje óptico vertical equivale a:

${\displaystyle I=I_0{\cos }^2{\theta }_i}$

Etimología

Llamada así en honor al físico francés Étienne-Louis Malus quien trabajó en la intensidad de la luz y la descubrió en 1809.

Simbología

Simbología

Símbolo	Nombre
${\displaystyle E}$	Campo eléctrico resultante
${\displaystyle E_0}$	Campo eléctrico inicial
	Intensidad
${\displaystyle A}$	Absorción óptica
${\displaystyle I}$	Intensidad resultante
${\displaystyle I_0}$	Intensidad inicial
${\displaystyle I_M}$	Intensidad máxima transmitida
${\displaystyle I_m}$	Intensidad mínima transmitida
${\displaystyle P}$	Grado de polarización
${\displaystyle {\rho }_P}$	Relación de extinción
${\displaystyle {\theta }_i}$	Ángulo entre el eje del analizador y el eje de polarización de la luz incidente

Descripción

Deducción

	1	2
Ecuaciones	${\displaystyle E=E_0\cos {\theta }_i}$	${\displaystyle I\propto E^2}$
Sustituyendo	${\displaystyle I=(E_0{)}^2{\cos }^2{\theta }_i}$
Sustituyendo	${\displaystyle I=I_0{\cos }^2{\theta }_i}$

${\displaystyle I=I_0{\cos }^2{\theta }_i}$

Cuando el polarizador cuenta con una absorción óptica ${\displaystyle A}$, la ley de Malus se puede modificar como:

${\displaystyle I=I_0{\cos }^2{\theta }_i+A}$

Sin embargo, también se puede demostrar algebraicamente que esta relación se puede rescribir como:^[1]

${\displaystyle I=I_M{\cos }^2{\theta }_i+{\rho }_P{I}_M{\sin }^2{\theta }_i}$

tal que;

${\displaystyle {\rho }_P=\frac{1-P}{1+P}=\frac{I_m}{I_M}}$

${\displaystyle P=\frac{I_M-I_m}{I_M+I_m}}$

Esta última relación es más física en términos de la cantidad de luz que atraviesa por el polarizador.

Esta ley es importante para la caracterización de sensores ópticos y polarizadores lineales. Por ejemplo, los polarizadores orgánicos que se emplean como filtros de cámara y en el cine 3D se usan polarizadores orgánicos dicroicos, estos materiales pasan por pruebas de control mediante la Ley de Malus, pues se busca que transmitan la mayor cantidad de luz y con el mayor contraste posible.

^[

La ley de Moseley.

La ley de Moseley es una ley empírica que establece una relación sistemática entre la longitud de onda de los rayos X emitidos por distintos átomos con su número atómico. Fue anunciada en 1913 por el físico británico Henry Moseley. Tuvo una gran importancia histórica, pues hasta ese momento, el número atómico era sólo el lugar que ocupaba un elemento en la tabla periódica. Dicho lugar había sido asociado a cada elemento de modo semi-arbitrario por Mendeleiev y estaba relacionado cuantitativamente con las propiedades de los elementos y sus masas atómicas.

Esta es la base de la tabla periódica y establece que las propiedades físicas y químicas de los elementos químicos tienden a repetirse de forma sistemática conforme aumenta el número atómico.

Ley periódica

Propone el criterio de ordenamiento de los elementos químicos con base en el número atómico, y enuncia la ley periódica moderna: También es una medida de la capacidad de un átomo o molécula para atraer pares de electrones en el contexto de un enlace químico.

Cuando los elementos se ponen en orden de sus números atómicos sus propiedades físicas y químicas muestran tendencias periódicas.

Formulación precisa

En 1913-1914, Moseley realizó una serie de experimentos donde confirmaba el modelo de Bohr para energías de rayos X a partir de la medición de las frecuencias que surgen de las transiciones electrónicas de átomos pesados. En términos de la frecuencia del rayo X (${\displaystyle \nu }$) y en forma más general, se encuentra que los datos experimentales obtenidos por Moseley se ajustan a una gráfica lineal dentro de la precisión experimental, teniendo que:

${\displaystyle \sqrt{\nu }=C(Z-\sigma )}$

donde ${\displaystyle \sigma }$ y C son constantes que dependen del tipo de serie de espectros.

A la ecuación anterior se le denomina ley de Moseley.

Relación con el modelo de Bohr

Moseley considera la energía que debe poseer un fotón al ser emitido en una transición de nivel energético mayor a uno menor. La energía la calcula a partir del modelo atómico de Bohr y tomando en cuenta el apantallamiento sufrido por el electrón (que va a realizar la transición) debido a la carga nuclear.

A modo de ejemplo, para la línea ${\displaystyle K_{\alpha }}$, el hueco que queda en la capa K se llena con un electrón de la capa L(n=2). Pero un electrón de la capa L ve parcialmente apantallado al núcleo por el electrón restante de la capa K, por lo que ve una carga nuclear de sólo Z-1. De tal manera la energía del fotón ${\displaystyle K_{\alpha }}$ puede aproximarse como una transición de n=2 hasta n=1 en un átomo con un electrón cuya carga nuclear efectiva es Z-1.

${\displaystyle E[K_{\alpha }]=\frac{k{e}^{2}3(Z-1{)}^2}{8a_0}}$

La ley del enfriamiento de Newton o enfriamiento newtoniano establece que la tasa de pérdida de calor de un cuerpo es proporcional a la diferencia de temperatura entre el cuerpo y sus alrededores.

Cuando la diferencia de temperaturas entre un cuerpo y su medio ambiente no es demasiado grande, el calor transferido en la unidad de tiempo hacia el cuerpo o desde el cuerpo por conducción, convección y radiación es aproximadamente proporcional a la diferencia de temperatura entre el cuerpo y el medio externo.

Historia

Fue determinado experimentalmente por Isaac Newton, quien publicó anónimamente estos resultados en 1701 en la obra "Scala graduum Caloris". Calorum Descriptiones & signa." en Philosophical Transactions.^[1]

Simbología

Simbología

Símbolo	Nombre	Unidad
${\displaystyle T}$	Temperatura	K
${\displaystyle T_m}$	Temperatura de ambiente	K
r	Constante de proporcionalidad	s-1

Descripción

Newton, analizando el proceso de enfriamiento y para él la velocidad de enfriamiento de un cuerpo cálido cuya temperatura es (${\displaystyle T}$), en un ambiente más frío (${\displaystyle T_m}$), es proporcional a la diferencia entre la temperatura instantánea del cuerpo y la del ambiente:

${\displaystyle \frac{dT(t)}{dt}=-r(T-T_{\mathrm{m}})}$   (Ec.1)

Esta expresión no es muy precisa y se considera tan sólo una aproximación válida para pequeñas diferencias entre (${\displaystyle T}$) y (${\displaystyle T_m}$). En todo caso la expresión superior es útil para mostrar como el enfriamiento de un cuerpo sigue aproximadamente una ley de decaimiento exponencial:

${\displaystyle T(t)=T_{\mathrm{m}}+(T_0-T_{\mathrm{m}})e^{-rt}}$

Esta expresión resulta de resolver la ecuación diferencial Ec.1.

Una formulación más precisa del enfriamiento de un cuerpo en un medio necesitaría un análisis del flujo de calor del cuerpo cálido en un medio heterogéneo de temperatura. La aplicabilidad de esta ley simplificada viene determinada por el valor del número de Biot.

En la actualidad el enfriamiento newtoniano es utilizado especialmente en modelos climáticos como una forma rápida y computacionalmente menos costosa de calcular la evolución de temperatura de la atmósfera. Estos cálculos son muy útiles para determinar las temperaturas así como para predecir los acontecimientos de los fenómenos naturales.