1. Postulados de Einstein

Introducción sistemas de referencia: Un sistema de referencia es un objeto o un lugar sobre el que situamos un origen de coordenadas, unos ejes graduados y un reloj, para determinar la posición de los objetos en cada instante; es decir, para estudiar su movimiento.

Hay dos tipos de sistema de referencia: inerciales y no inerciales

Imaginemos una estación y un tren parado en ella. Un observador sentado en el andén ve que el  tren se pone en marcha (acelera) ) y observa una pelota sobre el vagón. Para este observador la pelota está en reposo: esta persona es un sistema de referencia inercial.
Un pasajero situado en un vagón observa que la pelota, al arrancar el tren, se acerca hacia él (sin actuar ninguna fuerza sobre la pelota), esta persona es un sistema de referencia no inercial.
Todos los sistemas de referencia inerciales están en reposo o en MRU respecto al resto de referencia inerciales. Postulados de Einstein:
1.Las leyes de la física son las mismas en todos los sistemas de referencia inerciales.
2.La v de la luz en el vacío es la misma en todos los sistemas de referencia inerciales, cualquiera que sea la dirección y el sentido de su movimiento y la velocidad de la fuente. 

2. Masa y energía relativistas

De acuerdo con las ecuaciones de la mecánica clásica, no existe un límite para la velocidad que se le puede comunicar a un cuerpo, Si se ejerce una fuerza constante sobre este cuerpo, y como F = m a , su velocidad irá aumentando indefinidamente.
Podemos comprobarlo con el electrón, ya que por su pequeña masa alcanza velocidades muy altas. Bertozzi realizó esta experiencia en una acelerador de partículas midiendo el tiempo que tardaban los electrones en recorrer cierta distancia. A partir de las ecuaciones: Ep =q V || Ec Al representar gráficamente “v» frente a “𑥁V” deberíamos obtener una recta, sin embargo, se obtiene una curva, lo cual indica que la velocidad de los electrones no crece indefinidamente, sino que se estabiliza en un valor justamente inferior a la velocidad de la luz (c).

Por lo tanto, hay que revisar la mecánica clásica

3.1. Descripción del efecto fotoeléctrico

En 1887, Hertz observó que cuando la luz incide sobre ciertas superficies metálicas, estas emiten electrones.
Veamos en la figura un aparato típico empleado en el efecto fotoeléctrico:
Se trata de una ampolla de vidrio en la que se ha hecho el vacío y los electrodos son metálicos.
Cuando se ilumino el electrodo negativo con luz de frecuencia suficientemente alta, se observa en el amperímetro el paso de una corriente. Esto sugiere, que la luz incidente sobre la placa metálica arranca electrones de la misma, los cuales son acelerados por la diferencia de potencial establecida entre los electrodos y dando lugar a una corriente.
Si cambiamos la polaridad, e iluminamos el electrodo positivo, inicialmente también se observa paso de corriente. Pero si se aumenta la diferencia de potencial, hasta un valor determinado (Vo), la corriente cesa. Esto nos indica, que el campo eléctrico creado entre los electrodos, frena a los electrones. Así, podemos calcular la energía cinética máxima de los electrones emitidos, que será igual al trabajo realizado por el campo eléctrico para frenarlos (que Vo).   

3.2.Interpretación clásica

Según la teoría ondulatoria, la energía cinética (o velocidad de los electrones) debería aumentar con la intensidad de la luz incidente; pero se observa, que la velocidad de los electrones solo depende de la frecuencia de la radiación incidente y no de la intensidad de la luz.
La teoría clásica indica que la luz llega de forma continua y, por tanto, los electrones deberían tardar un tiempo en ser emitidos. Sin embargo, se observa que no existe tiempo de retraso entre la radiación incidente y la emisión de los electrones. 

4.1.Dualidad onda-corpúsculo

Hipótesis de Broglie.
Einstein demostró que la luz (con el efecto fotoeléctrico), considerada tradicionalmente como una onda, en determinadas situaciones podía comportarse como un conjunto de partículas: los fotones.
Entonces, ¿podría una partícula (como los electrones) comportarse como una onda? Fue Louis de Broglie, quién en 1923 sugirió que los electrones se podían comportar como ondas y además dedujo la longitud de onda asociada a dicho movimiento mediante la ecuación:
landa= h/m v || A= longitud de onda (m) h= constante de Planck m= masa del electrón (kg) v=velocidad del electrón (m/s)
Estas ondas, no son ondas electromagnéticas ni mecánicas, inicialmente se les llamó ondas de materia.
Este hecho fue comprobado posteriormente, cuando se consiguió observar fenómenos ópticos en los electrones, prueba inequívoca de su naturaleza ondulatoria.
Esta dualidad se da en toda la materia, pero en cuerpos con gran masa, la longitud de onda es tan pequeña que no puede detectarse y, por tanto, sus propiedades se describen mejor tratándolas como partículas materiales. Sin embargo, las partículas más pequeñas, como los electrones, se describen ,mejor considerando su carácter ondulatorio.   
5.2.El núcleo atómico y las emisiones radiactivas. Leyes. El fenómeno de la radiactividad implica transformaciones en el núcleo del átomo y, por tanto. Cambios en su número atómico (Z) len el numero de protones del núcleo) cuando sucede la emisión de partículas a y B.
Como consecuencia de las transformaciones, aparecen nuevos elementos radiactivos con propiedades semejantes a los elementos ya conocidos, a los cuales se les llama isótopos.
Saddy propuso un mecanismo para estas transformaciones que conocen como las “leyes del desplazamiento” las cuales son
: Cuando un núcleo de número másico A y número atómico Z emite una partícula a se transforma en otro con número másico (A-4) y número atómico (Z-2)
Cuando un núcleo emite una partícula B, se transforma en otra de igual número másico A y de número atómico (Z+1) o (Z-1).
Un neutrón se transforma en protón y emite un electrón y un antineutrino (v)
Un protón se transforma en un neutrón y emite un positrón y un neutrino (v) La emisión de radiación gamma (y), no altera ni el nº atómico (Z), ni el número másico (A).

5.4.Aplicaciones

Efectos sobre los seres vivos.
Las aplicaciones de las radiaciones son múltiples:
En medicina, como marcadores biológicos (radiodiagnóstico) o tratamiento para el cáncer (radioterapia).
En Exploración espacial, para pilas en las sondas espaciales por su larga duración.
En química, en la fabricación de productos químicos y en el estudio de las reacciones.
En Geología, para datar la antigüedad de las rocas y cenizas volcánicas.
En Arqueología, para la datación con el carbono-14 y determinar la antigüedad de restos arqueológicos.
En Industria, para detectar fisuras o imperfecciones en los materiales.
El ser humano está expuesto a radiaciones constantemente, por la radiación natural, pero nuestro organismo está preparado para soportar cierta cantidad de radiación. El problema viene cuando se sobrepasa un límite.
La peligrosidad de una fuente radiactiva depende de su actividad, del tipo de radiación y que la separa del ser vivo. La situación más peligrosa es cuando es ingerida.
Si la fuente de radiación es externa (fuera del organismo), son más peligrosos los rayos y, por su mayor poder penetrante. Y, si la fuente de radiación es interna (dentro del organismo), son más peligrosas las partículas a, ya que interaccionan fuertemente con la materia orgánica y la alteran químicamente.
Los efectos de las radiaciones ionizantes, dependen de la dosis (cantidad de energía absorbida en relación a su masa). La dosis se mide en gray (Gy). También depende del tipo de energía absorbida (partículas a o B o radiación y), para medir esto se utiliza el coeficiente de eficacia biológica relativa (EBR).
Si multiplicamos el EBR por la dosis absorbida, t.5nemos la dosis equivalente, que se mide en sievert (Sv), que mide el daño real sobre el ser vivo.