Base experimental de la teoría cuántica

• Fabián Solorio Rebollar• Karim Rojas Campos• Marco Miranda Gallardo • Patricio Razo Mendiola

BASE DE LA TEORIA CUANTICA

• ESTRUCTURA DEL ÁTOMO El núcleo: Dos partículas La corteza

• MODELO ATÓMICO(RUTHERFORD-modelo planetario) El átomo posee un núcleo central pequeño, con carga eléctrica positiva,

que contiene casi toda la masa del átomo. Los electrones giran a grandes distancias alrededor del núcleo en órbitas

circulares. La suma de las cargas eléctricas negativas de los electrones debe ser igual

a la carga positiva del núcleo, ya que el átomo es eléctricamente neutro.

TEORIA CUANTICA

• La  teoría cuántica, es una teoría física basada en la utilización del concepto de unidad cuántica para describir las propiedades dinámicas de las partículas subatómicas y las interacciones entre la materia y la radiación. Las bases de la teoría fueron sentadas por el físico alemán Max Planck, que en 1900 postuló que la materia sólo puede emitir o absorber energía en pequeñas unidades discretas llamadas cuantos.

TEORÍA ONDULATORIA DE LA LUZ

CHRISTIAN HUYGENS (1678).

• Define a la luz como un movimiento ondulatorio semejante al que se produce con el sonido.

• Los físicos de la época consideraban que todas las ondas requerían de algún medio que las transportara en el vacío, así que para las ondas lumínicas se postula como medio a una materia insustancial e invisible a la cual se le llamó “éter”.

• Describe y explica lo que hoy se considera como leyes de reflexión y refracción.

Experimento de Young

• También llamado experimento de la doble rejilla Fue realizado en 1801 por Thomas Young para discernir sobre la naturaleza corpuscular u ondulatoria de la luz.

•  Young comprobó un patrón de interferencias en la luz procedente de una fuente lejana al difractarse en el paso por dos rejillas, resultado que contribuyó a la teoría de la naturaleza ondulatoria de la luz.

• El experimento también puede realizarse con electrones, protones o neutrones produciendo patrones de interferencia similares a los realizados cuando se realiza con la luz Dos ranuras

son iluminadas por una onda plana.

• HISTORICAMENTE LA TEORIA ONDULATORIA NO SE ACEPTO FACILMENTE, POR QUE MUCHAS OBSERVACIONES PARECIAN MÁS FACILES DE EXPLICAR DESDE UNA TEORIA EN LA QUE SE TRATABA A LA LUZ COMO SI FUERA UN HAZ DE PARTÍCULAS. (TEORÍA CORPUSCULAR, POSTULADA POR NEWTON).

• DESPUÉS DE VARIOS EXPERIMENTOS SE DEMOSTRO QUE LA CURVATURA DE LA LUZ ALREDEDOR DE LOS OBJETOS ORDINARIOS ES DIFICIL DE OVSERVAR POR QUE LA LONGITUD DE ONDA DE LA LUZ VISIBLE ES MUY PEQUEÑA.

• ALGO MÁS TARDE, LOS TRABAJOS DE MAXWELL SOBRE LA RADIACIÓN ELECTROMAGNETICA DIERON UNA BASE TEORICA FIRME AL MODELO ONDULATORIO.

• ACTUALMENTE ESTA TEORÍA RESULTA MUY UTIL PARA LA COMPRENSIÓN DE MUCHAS PROPIEDADES DE LA LUZ Y DE OTRAS ONDAS, YA QUE NO HACE REFERENCIA A LA NATURALEZA FÍSICA DEL FENOMENO ONDULATORIO.

Parámetros habituales de cualquier onda: • Amplitud (A): Es la longitud máxima respecto a la posición de equilibrio que alcanza la onda en su

desplazamiento. • Periodo (T): Es el tiempo necesario para el paso de dos máximos o mínimos sucesivos por un punto fijo en el

espacio. • Frecuencia (v): Número de oscilaciones del campo por unidad de tiempo. Es una cantidad inversa al periodo. • Longitud de onda (λ' '): Es la distancia lineal entre dos puntos equivalentes de ondas sucesivas. • Velocidad de propagación (V): Es la distancia que recorre la onda en una unidad de tiempo. En el caso de la

velocidad de propagación de la luz en el vacío, se representa con la letra c.  

La velocidad, la frecuencia, el periodo y la longitud de onda están relacionadas por la siguiente ecuación:

ONDAS

REFLEXIÓN Cuando un haz de luz llega a la superficie de separación entre 2 medios, parte de la luz se transmite, parte se absorbe, y el resto es reflejada, la superficie lisa de un pedazo de vidrio o de un metal pulimentado refleja la luz en una dirección particular, esto se denomina reflexión especular.-Los rayos reflejados se hallan en el mismo plano que los rayos incidentes y la normal, y forman con la normal el mismo ángulo que los rayos incidentes.Este principio de Huygens es propiedad general de las ondas y vale también para las ondas acústicas y para las ondas de agua.

Refracción

• CUANDO LOS RAYOS PASAN DE UN MEDIO A OTRO DE DISTINTO INDICE DE REFRACCIÓN , SE DOBLAN O REFRACTAN, TAL COMO EN EL CASO DE REFLEXIÓN ES POSIBLE HALLAR UNA RELACIÓN ENTRE AMBAS DIRECCIONES MEDIANTE EL PRINCIPIO DE HUYGENS.

ACTUALMENTE……• La ciencia moderna desde Albert Einstein a llegado a la conclusión de que la luz se comporta

al mismo tiempo como energía magnética (como cualquier otra onda) y como partícula.

• La moderna teoría cuántica dice que la luz esta formada por cuantos o fotones, estos son pequeños paquetes de ondas de luz, cada uno de ellos es proporcional a la frecuencia de la onda.

• Los fotones tienen un aspecto corpuscular asociado al carácter directo de su energía, además de sus características ondulatorias.

• Lo cierto es que no hay evidencia de los fotones y solo se ha llegado a su deducción por el comportamiento dual de la luz ya que en ciertos momentos se comporta como materia y como campos magnéticos.

Teoría Cuántica de Max Planck

• ¿en que se centró?

• ¿Qué quiso explicar?

• Antecedentes

• Diferencias entre Planck y las leyes de Wien y Rayleigh-Jeans

• ¿en qué se basó Planck? Frecuencias-fotones

• FrecuenciaF+EE= tipo de radiación

Teoría Cuántica de Max Planck

• Hipótesis de Planck• Quantums de radiación• E=(h)(F) donde h= 6.628x10(-34)(J)(S)• Quantum• Actualmente un Quantum se conoce como fotón• Interpretación de la fórmula

Teoría Cuántica de Max Planck

• Confirmación de la Hipótesis de Planck• Cuerpo negro• Efecto fotoelétrico en 1905 (Einstein)• Efecto Compton en 1923 (Arthur Compton)

Teoría Cuántica de Max Planck

Radiación del cuerpo negroMiranda Gallardo Marco Aurelio

¿Qué es el cuerpo negro?

• Un cuerpo negro es un objeto teórico o ideal que absorbe toda la luz y toda la energía radiante que incide sobre el.

• Un cuerpo negro perfecto es aquel que absorbe toda la luz incidente y no refleja nada. Este hace referencia a un objeto opaco que emite radiación térmica.

• Nada de la radiación incidente se refleja o pasa a través del cuerpo negro.

Radiación de cuerpo negro • Es todo cuerpo que emite energía a través de ondas magnéticas, también este es una luz

emitida por un cuerpo que se le denomina como radiación del cuerpo negro.• Este también se asocia con el espectro electromagnético el cual expresa la distribución

ondulatoria de la radiación electromagnética, fue el primer paso para la investigación de la física cuántica.

La ley de Kirchhoff establece que un cuerpo es un buen emisor de energía es también buen absorbente de dicha energía.

Así todos los cuerpos de color negro son buenos absorbentes y el cuerpo negro es un cuerpo ideal, no existente en la naturaleza que absorbe toda la energía.

Max Planc afirmo en el año 1900 que la radiación del cuerpo negro esta en equilibrio con los átomos de las paredes y estas funcionan como emisores de la frecuencia.

Comportamiento de la radiación del cuerpo negro según Planck

En esta grafica podemos evidenciar la radiación del cuerpo negro.

”AGE QUOD AGIS”

”HAZ LO QUE HACES”