compendio de experimentos física moderna pablo ortiz ffm2015 unal

Compendio de Experimentos Física Moderna

Pablo OrtizFFM2015

UNAL

Experimento de Franck-Hertz (1914)

• Objetivo: comprobar la existencia de los niveles de energía propuestos por Bohr.

• Base teórica: los átomos sólo se pueden excitar cuando se aplica la energía precisa igual a la diferencia de energía en dos niveles.

Experimento de Franck Hertz (1914)

• El experimento consiste de electrones acelerados por un voltaje para excitar átomos de mercurio.

• La corriente medida varía con la excitación de los átomos.


• Resultados: La corriente disimiuye drásticamente cuando se alcanzan diferencias de nivel de 4,9 eV.


• Explicación:Los electrones colisionan inelásticamente con los átomos de mercurio transfiriéndoles energía. Esa transferencia de energía evita que lleguen al receptor e influyan en la corriente.

• Si no tienen suficiente energía, las colisiones son elásticas y llegarían los electrones al receptor.

Efecto Fotoeléctrico

• Objetivo: probar las propiedades corpusculares de la luz.

• H. Hertz descubrió el fenómeno en 1887.


• Fenómeno: Hertz descubrió por accidente que cuando luz incidía sobre una de dos esferas metálicas se generaba una descarga de electrones como si hubiera un campo eléctrico.


• Experimento: Con una diferencia de potencial, se incide luz sobre una superficie metálica que libera electrones con la energía necesaria para quebrar la diferencia de potencial y generar corriente eléctrica.


• Explicación de los resultados:En 1905, Albert Einstein propone, basado en la hipótesis cuántica de Planck, que la radiación electromagnética está constituida de paquetes de energía (fotones).

• Los fotones colisionan inelásticamente con los electrones, transfiriéndoles su energía como si fuera corpuscular.

Efecto Compton (1923)

• Objetivo: reafirmar la dualidad de la luz propuesta por el efecto fotoeléctrico.

• A.H. Compton desarrolló un experimento que explicaba un fenómeno que probó la dualidad de la luz.


• Compton hizo incidir un haz de rayos X sobre grafito, donde la luz se dispersaba en distintos ángulos.


• A pesar de ser un haz monocromático, el haz dispersado presenta dos longitudes de onda.


• Explicación cuántica:• Cuando el haz de rayos X incide sobre el

grafito, u otro material, sus fotones colisionan con los electrones del material y pierden energía, haciendo que se cambie su longitud de onda.

Experimento de Davisson-Germer (1926)

• Postulado de De Broglie: para terminar de construir el modelo atómico sobre la propuesta de Bohr se inventó la mecánica cuántica en 1924.

• Uno de los primeros postulados de la mecánica cuántica dice de los aspectos ondulatorios de la materia.

• Postula De Broglie: al igual que la luz tiene dualidad de naturaleza, la materia (electrones) también deben tener doble naturaleza.


• Davisson, en 1925, y Germer, en 1926, llevaron a cabo un experimento que probó el postulado de DeBroglie.

• Hicieron incidir un haz de electrones sobre un cristal que dispersa los electrones a distintos ángulos.


• Resultados: los resultados del experimento demostraron lo que parecía ser un partón de difracción (como se haya en ondas) que iba acorde a la predicción de longitud de onda de De Broglie.

Experimento de Michelson y Morley (1887)

• Éter Luminífero: Para explicar la velocidad de las ondas electromagnéticas, se postula la teoría de que la luz se mueve a velocidad constante con respecto a un medio llamado ‘éter’.


• Albert Michelson y Edward Morley intentaron demostrar la existencia del éter con un experimento. De existir el éter, se vería un patrón de difracción en sus resultados. ¡Pero no se dieron los resultados!


• Explicación: Albert Einstein postuló el principio de invariabilidad de la velocidad de la luz en el vacío en su artículo Zur Elektrodynamik bewegter Körper ("Sobre la electrodinámica de cuerpos en movimiento").

• La invariabilidad de la velocidad de la luz explica los resultados del experimento.

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