Telescopios, Espejos líquidos y Paraboloides.

Los espejos de los telescopios reflectores tienen una superficie que es aproximadamente un paraboloide de revolución. Durante el proceso de fabricación, se aproxima primero a la forma de una esfera, y después se va acercando al paraboloide. De hecho, lo que se mide cuando se mide la calidad de un espejo astronómico es el grado de separación en longitudes de onda medias de la superficie respecto al paraboloide de revolución.
¿Por qué esa forma? Es sencillo, el espejo recoge la luz que llega sobre su superficie y la concentra en un punto. Por eso permite ver objetos no visibles a simple vista. Si se usase una esfera, los haces de luz paralelas al eje no se concentrarían en un punto (se concentrarían en un parabolide). Se produce lo que se conoce como aberración esférica.
Si la superficie forma un paraboloide, se puede conseguir que la luz se junte en uno de los focos.


¿Para qué os cuento ésto?. Porque resulta que una forma sencilla de hacer un espejo con forma de paraboloide de revolución casi perfecta, es poner un líquido en un plato giratorio y hacerlo girar a velocidad angular constante. De esta forma se puede hacer grandes espejos a relativamente poco precio.

En cada punto de la superficie del líquido actúan varias fuerzas: gravedad, centrífuga (aquí es útil usar este formalismo). La resultante hace que forme una parábola (en sección). Si giramos esa parábola sobre el ejec, ya que hay simetría, sale el paraboloide de revolución.


Ésta forma depende de la velocidad angular. Para una descripción más completa con las ecuaciones, visitad éste sitio.

En éste tipo de espejos tenemos otros problemas. Por ejemplo, en los espejos tradicionales, se recubre el vidrio con una capa de aluminio (depositada al vacío) para que refleje la mayor cantidad de luz posible. Al hacer girar un líquido, esto no se puede hacer. Tenemos que buscar líquidos que reflejen mucha luz. Por ejemplo, mercurio. Otro problema es que un espejo normal se puede orientar a dónde queramos, sin embargo el líquido debe estar siempre horizontal (si no, se cae). Ésto se soluciona moviendo el espejo secundario. Aún así está bastante limitado.
Sin embargo existen telescopios con espejos líquidos y funcionan:


Ya lo describió Yakov Perelman en su libro Física Recreativa.

Ahora se quiere montar un espejo en la luna. Se ha encontrado un líquido que no se evapora en la superficie lunar, y , teniendo en cuenta que allí no hay movimientos, no hay atmósfera, etc. puede llegar a ser un telescopio interesante.
Parece también que quieren depositar un capa de líquido muy reflectante sobre otro líquido, intentando imitar la capa de recubrimiento de los vidrios terrestres. La idea es del Centro de Óptica Adaptativa de Arizona.

Apuntes de Física y Libros

Libros gratuitos:

INSTRUMENTATION AND CONTROL. The handbook includes information on temperature, pressure, flow, and level detection systems; position indication systems; process control systems; and radiation detection principles. This information will provide personnel with an understanding of the basic operation of various types of DOE nuclear facility instrumentation and control systems. 1/2 , 2/2

THERMODYNAMICS, HEAT TRANSFER, AND FLUID FLOW. The handbook includes information on thermodynamics and the properties of fluids; the three modes of heat transfer - conduction, convection, and radiation; and fluid flow, and the energy relationships in fluid systems. This information will provide personnel with a foundation for understanding the basic operation of various types of DOE nuclear facility fluid systems. 1/3, 2/3 ,3/3

NUCLEAR PHYSICS AND REACTOR THEORY. The handbook includes information on atomic and nuclear physics; neutron characteristics; reactor theory and nuclear parameters; and the theory of reactor operation. This information will provide personnel with a foundation for understanding the scientific principles that are associated with various DOE nuclear facility operations and maintenance. 1/2 2/2

Diffraction Grating Handbook. Una de las obras de referencia más importantes y empleadas sobre espectroscopia y en especial sobre redes de difracción. Descargar

Fuel Cell Handbook. Manual de celdas de combustible. Documento editado por el Departamento de Energía de USA, de mas de 350, sobre todo tipo de baterías y celdas de combustible para la generación de energía eléctrica. Muy completo y de alto nivel. En ingles y en formato PDF. (Ver)

CERN Accelerator School: Vacuum Technology.

Introduction to the principles of vacuum physics (Ver PDF)
Mechanical pumps (Ver PDF)
Sputter-ion pumps (Ver PDF)
Molecular surface pumping: the getter pumps (Ver PDF)
Molecular surface pumping: cryopumping (Ver PDF)
Pressure measurement - total pressures (Ver PDF)
Pressure measurement with ionization gauges (Ver PDF)
Partial pressure measurement (Ver PDF)
Physics of outgassing (Ver PDF)
Thermal outgassing (Ver PDF)
Dynamic outgassing (Ver PDF)
Cleaning for vacuum service (Ver PDF)
Beam-residual gas interactions (Ver PDF)
Ion trapping, clearing, beam-ion interactions (Ver PDF)
Leak detection (Ver PDF)
Extreme high vacuum (Ver PDF)
Vacuum control and operation ((Ver PDF)
E. Huttel
Materials for accelerator vacuum systems (Ver PDF)
Engineering (Ver PDF)
The best laid schemes (Ver PDF)
Designing accelerator vacuum systems (Ver PDF)
History of vacuum devices (Ver PDF)
LHC vacuum system (Ver PDF)
Vacuum systems of electron storage rings (Ver PDF)
Quality issues in vacuum (Ver PDF)

Principles of Charged Particle Acceleration. Magnífico libro editado por la Universidad de Nuevo Méjico y con la colaboración del Acelerator Tecnology Division de Los Alamos National Laboratory.

Primera parte. Ver PDF.

1. Introduction
2. Particle Dynamics 2.1. Charged Particle Properties 2.2. Newton's Laws of Motion 2.3. Kinetic Energy 2.4. Galilean Transformations 2.5. Postulates of Relativity 2.6. Time Dilation 2.7. Lorentz Contraction 2.8. Lorentz Transformations 2.9. Relativistic Formulas 2.10. Non-relativistic Approximation for Transverse Motion

3. Electric and Magnetic Forces 3.1. Forces between Charges and Currents 3.2. The Field Description and the Lorentz Force 3.3. The Maxwell Equations 3.4. Electrostatic and Vector Potentials 3.5. Inductive Voltage and Displacement Current 3.6. Relativistic Particle Motion in Cylindrical Coordinates 3.7. Motion of Charged Particles in a Uniform Magnetic Field

4. Steady-State Electric and Magnetic Fields 4.1. Static Field Equations with No Sources 4.2. Numerical Solutions to the Laplace Equation 4.3. Analog Met hods to Solve the Laplace Equation 4.4. Electrostatic Quadrupole Field 4.5. Static Electric Fields with Space Charge 4.6. Magnetic Fields in Simple Geometries 4.7. Magnetic Potentials

5. Modification of Electric and Magnetic Fields by Materials 5.1. Dielectrics 5.2. Boundary Conditions at Dielectric Surfaces 5.3. Ferromagnetic Materials 5.4. Static Hysteresis Curve for Ferromagnetic Materials 5.5. Magnetic Poles 5.6. Energy Density of Electric and Magnetic Fields 5.7. Magnetic Circuits 5.8. Permanent Magnet Circuits

Segunda parte. Ver PDF

6. Electric and Magnetic Field Lenses 6.1. Transverse Beam Control 6.2. Paraxial Approximation for Electric and Magnetic Fields 6.3. Focusing Properties of Linear Fields 6.4. Lens Properties 6.5. Electrostatic Aperture Lens 6.6. Electrostatic Immersion Lens 6.7. Solenoidal Magnetic Lens 6.8. Magnetic Sector Lens 6.9. Edge Focusing 6.10. Magnetic Quadrupole Lens

7. Calculation of Particle Orbits in Focusing Fields 7.1. Transverse Orbits in a Continuous Linear Focusing Force 7.2. Acceptance and P of a Focusing Channel 7.3. Betatron Oscillations 7.4. Azimuthal Motion of Particles in Cylindrical Beams 7.5. The Paraxial Ray Equation 7.6. Numerical Solutions of Particle Orbits

8. Transfer Matrices and Periodic Focusing Systems 8.1. Transfer Matrix of the Quadrupole Lens 8.2. Transfer Matrices for Common Optical Elements 8.3. Combining Optical Elements 8.4. Quadrupole Doublet and Triplet Lenses 8.5. Focusing in a Thin-Lens Array 8.6. Raising a Matrix to a Power 8.7. Quadrupole Focusing Channels

Tercera parte. Ver PDF.

9. Electrostatic Accelerators and Pulsed High Voltage 9.1. Resistors, Capacitors, and Inductors 9.2. High-Voltage Supplies 9.3. Insulation 9.4. Van de Graaff Accelerator 9.5. Vacuum Breakdown 9.6. LRC Circuits 9.7. Impulse Generators 9.8. Transmission Line Equations in the Time Domain 9.9. Transmission Lines as Pulsed Power Modulators 9.10. Series Transmission Line Circuits 9.11. Pulse-Forming Networks 9.12. Pulsed Power Compression 9.13. Pulsed Power Switching by Saturable Core Inductors 9.14. Diagnostics for Pulsed Voltages and Current

10. Linear Induction Accelerators 10.1. Simple Induction Cavity 10.2. Time-Dependent Response of Ferromagnetic Materials 10.3. Voltage Multiplication Geometries 10.4. Core Saturation and Flux Forcing 10.5. Core Reset and Compensation Circuits 10.6. Induction Cavity Design: Field Stress and Average Gradient 10.7. Coreless Induction Accelerators

Cuarta parte. Ver PDF

11. Betatrons 11.1. Principles of the Betatron 11.2. Equilibrium of the Main Betatron Orbit 11.3. Motion of the Instantaneous Circle 11.4. Reversible Compression of Transverse Particle Orbits 11.5. Betatron Oscillations 11.6. Electron Injection and Extraction 11.7. Betatron Magnets and Acceleration Cycles

12. Resonant Cavities and Waveguides 12.1. Complex Exponential Notation and Impedance 12.2. Lumped Circuit Element Analogy for a Resonant Cavity 12.3. Resonant Modes of a Cylindrical Cavity 12.4. Properties of the Cylindrical Resonant Cavity 12.5. Power Exchange with Resonant Cavities 12.6. Transmission Lines in the Frequency Domain 12.7. Transmission Line Treatment of the Resonant Cavity 12.8. Waveguides 12.9. Slow-Wave Structures 12.10. Dispersion Relationship for the Iris-Loaded Waveguide

13. Phase Dynamics 13.1. Synchronous Particles and Phase Stability 13.2. The Phase Equations 13.3. Approximate Solution to the Phase Equations 13.4. Compression of Phase Oscillations 13.5. Longitudinal Dynamics of Ions in a Linear Induction Accelerator 13.6. Phase Dynamics of Relativistic Particles

Quinta Parte. Ver PDF

14. Radio-Frequency Linear Accelerators 14.1. Electron Linear Accelerators 14.2. Linear Ion Accelerator Configurations 14.3. Coupled Cavity Linear Accelerators 14.4. Transit-Time Factor, Gap Coefficient and Radial Defocusing 14.5. Vacuum Breakdown in rf Accelerators 14.6. Radio-Frequency Quadrupole 14.7. Racetrack Microtron

15. Cyclotrons and Synchrotrons 15.1. Principles of the Uniform-Field Cyclotron 15.2. Longitudinal Dynamics of the Uniform-Field Cyclotron 15.3. Focusing by Azimuthally Varying Fields (AVF) 15.4. The Synchrocyclotron and the AVF Cyclotron 15.5. Principles of the Synchrotron 15.6. Longitudinal Dynamics of Synchrotrons 15.7. Strong Focusing

Os pongo unos enlaces con contenidos de apuntes de Física.

	Álgebra y Geometría lineal	Cyberfísica	Análisis I	Farmacología
	Física general	Informática	Termodinámica	Laboratorio de Física General
	Electricidad	Química General	Electromagnetismo	Análisis II
	Laboratorio de mecánica y termodinámica	Mecánica y ondas	Ampliación de ecuaciones diferenciales	Ampliación de mecánica
	Estadística física	Física cuántica	Laboratorio de electromagnetismo	Laboratorio de Óptica
	Óptica	Análisis complejo	Física computacional	Gravitación y astrofísica
	Electrodinámica clásica	Electrónica	Física de estado sólido	Mecánica cuántica
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	Física nuclear y de partículas

Física de fluidos, cavitación

Siempre me han fascinado las imágenes de fluidos, y ahora que, después de estudiar fluidos en la carrera, sé que no se mucho más que antes, mucho más.
Veamos una imagen de cavitación:
Al dejar caer la esfera en el agua se produce un efecto de cavitación. Es un proceso que se produce en hidrodinámica cuando un objeto se mueve con relativa velocidad dentro de un fluído. Se produce una descompresión del fluído, y hay una zona en la que el líquido pasa a estado de vapor. En las películas de submarinos se ve éste efecto. El caso de la imagen que he puesto se explica y completa en éste artículo.
Otras imágenes curiosas:

Una capa jabón

<- Flujo cuasi-bidimensional
Ondas en el interior de un líquido ->



O el vídeo del impacto de una gota de agua sobre un líquido:



Hay una galería de imágenes y animaciones sobre fluidos en Gallery of Fluid Motion, de donde se han obtenido éstas imágenes.