FÍSICA PROGRAMADA VOLUMEN V: Tópicos de Física Moderna

Incluye Referencias Bibliográficas

Contenido

INSTRUCCIONES PARA EL ESTUDIANTE 9

PRUEBA DE REQUISITOS 11

CAPÍTULO UNO

Dualidad onda-partícula: fotones y ondas 15

1. Cavidades radiantes; el cuanto de energía de Planck; estados cuan-tizados de energía y la naturaleza cuántica de la energía ra-diante 16

2. Efecto fotoeléctrico 30

3. Teoría del fotón 42

4. Efecto Compton; energía cinética y cantidad de movimientos de un fotón 51

5. Ondas asociadas a la materia 63

6. Repaso y problemas 72

PROBLEMAS 77

CAPÍTULO DOS

La física del átomo 81

1. El átomo de Rutherford 82

2. Espectro de líneas; serie espectral del hidrógeno 101

3. Teoría de Bohr del átomo de hidrógeno 112

4. El átomo de hidrógeno de Bohr (continuación) 123

5. Absorción de energía y ionización 135

6. Aplicación de la teoría de Bohr para iones semejantes al hidró-geno y átomos de muchos electrones 148

7. La producción de rayos X

155

8. Repaso y problemas 164

PROBLEMAS 170

CAPÍTULO TRES

Física nuclear 173

1. Substancias radiactivas y sus emanaciones 174

2. Cambios de energía que ocurren en el decaimiento radiactivo; símbolos y ecuaciones nucleares 184

3. Las formas del decaimiento radiactivo; la vida media 196

4. Defectos de masa y energías de amarre 210

5. Otras transformaciones nucleares: Radioisotopos 220

6. Gráfica N-Z de los isótopos; formas del decaimiento radiactivo; captura del electrón-K 229

7. Fisión nuclear; elementos transuránicos 236

8. Fuerzas nucleares y fusión 251

9. Repaso y problemas 264

PROBLEMAS 270

Este volumen es el último de una serie de cinco que, en conjunto, constituyen el texto para un curso programado de física de un año; los precedentes: 1, Mecánica; II, Electricidad y Magnetismo; III, Optica y Ondas, y IV, Teoría Cinética y Termodinámica (que ya se han publicado) presentan el material que se suele impartir en los respectivos cursos introductorios.

Tópicos de física moderna tratan, en concreto, de la teoría cuántica y la teoría del fotón, la dualidad onda-partícula, la teoría del átomo e incluyen una introducción elemental a la física del núcleo. Se supone que el estudiante posee los conocimientos básicos de mecánica, electricidad, magnetismo, óptica y ondas, además de la destreza en el manejo de expresiones matemáticas, requeridos para aprobar el curso de álgebra intermedia. En las páginas 11-13, incluimos una prueba de estos conocimientos. Se debe pedir al estudiante que tome esta prueba antes de comenzar el programa y que repase los temas de física o matemáticas en los cuales tenga algunas deficiencias, de acuerdo con los resultados de la prueba.

Al igual que los otros volúmenes de la serie, éste se puede usar como libro de texto básico, sin tener que consultar otro de tipo convencional y sólo con una supervisión mínima por parte del maestro. Desde luego, también puede usarse como suplemento de cualquier texto estándar elegido como medio principal de instrucción; en todo caso, siempre que sea posible, recomendamos complementar la enseñanza con demostraciones, discusiones y exposiciones, en el salón de elase; películas adecuadas y prácticas de laboratorio.

Esta serie de textos programados está destinada primordialmente para el último curso de bachillerato y el primero de facultad. Creemos que, en especial, es útil y apropiada para estudiantes de Humanidades y Ciencias Sociales que no habían tomado un curso de física a nivel medio, y que se ajusta bien a los programas para estudiantes que aspiran a ingresar en los Institutos Técnicos.

Nuevamente deseamos agradecer al personal de John Wiley and Sons, la ayuda que nos brindó para preparar esta serie de textos programados. Damos gracias especialmente a la señorita Judy Vantrease, quien leyó el manuscrito y proporcionó muchas sugerencias valiosas con respecto a las técnicas de programación; a las señoritas Dorothy Garbose y Carole Schwager quienes supervisaron la producción del manuscrito; y al señor George Flohn y a los miembros del departamento de ilustraciones por la excelente ejecución de los diagramas.