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Base experimental de la teoría cuántica y estructura atómica

De la física clásica a la teoría cuántica Los primeros intentos de los físicos del siglo XIX para comprender el comportamiento de los átomos y de las moléculas no fueron exitosos del todo. Al suponer que las moléculas se comportan como pelotas que rebotan, los físicos fueron capaces de predecir y explicar algunos fenómenosmacroscópicos, como la presión que ejerce un gas. Sin embargo, este modelo no informaba del todo la estabilidad de las moléculas; es decir, no podía explicar qué fuerzas mantenían unidos a los átomos. Pasó mucho tiempo para que se descubriera -y aún más para que se aceptara que las propiedades de los átomos y de las moléculas no son gobernadas por las mismas leyes físicas que rigen a los objetos más grandes.Propiedades de las ondas Las ondas transfieren energía, como lo prueba el daño causado por estas enormes olas durante un huracán (ver la figura).

Propiedades de las ondas Las ondas se producen por algo que vibra hacia atrás y hacia delante. La frecuencia, la longitud de onda y la amplitud son propiedades de las ondas. La longitud de onda, λ, se define como la distancia entre puntos iguales deondas sucesivas. La frecuencia, v (nu), es el número de ondas que pasan por un punto particular en un segundo. A mayor frecuencia, mayor número de longitudes de onda en un segundo (longitudes cortas), emite mayor energía y a menor frecuencia (longitudes largas ), emite menor energía.

A es la amplitud de una onda. Fig. 1.8. La amplitud o altura va relacionada con la intensidad de la luz. Amayor amplitud, mayor intensidad, a menor amplitud menor intensidad. La velocidad es otra de las propiedades importantes de una onda, que depende del tipo de onda y del medio en el cual viaja (por ejemplo, aire, agua o vacío). La velocidad (u) de una onda es el producto de su longitud (λ) y frecuencia (v).

u = λv
El concepto esencial de la ecuación, se comprende mejor cuando analizamos lasdimensiones físicas contenidas en los tres términos; la longitud de onda (λ) expresa la longitud de la onda o distancia/onda.

La frecuencia (v) representa el número de ondas que pasan por un punto de referencia por unidad de tiempo; es decir, ondas/tiempo. Por lo tanto, el producto de estos términos tiene las dimensiones de distancia/tiempo, que es la velocidad: La longitud de onda se expresa deforma usual en unidades de metros, centímetros o nanómetros, mientras que la frecuencia se mide en hertz (Hz) = 1/s, donde 1 Hz = 1 ciclo/s El término “ciclo” se omite y la frecuencia se expresa como, por ejemplo, 25/s (que se lee “25 por segundo”).

Radiación del cuerpo negro Un cuerpo negro es un material que absorbe y emite todas las longitudes de onda del espectro, pero que por sí solo esincapaz de emitirla. Un cuerpo negro experimental podría ser un trozo de hierro con cavidad en su interior; si el hierro se calienta a determinada temperatura, se mantiene en ella y se hace un pequeño agujero a la cavidad, se puede medir la intensidad de la radiación que emita desde ésta, con los instrumentos apropiados de detección. En la figura A se representa gráficamente la intensidad de la cargaemitida para tres temperaturas diferentes en función de su frecuencia. La forma de la curva no coincide con la que resultaría de la teoría electromagnética clásica (curva clásica). Desde el punto de vista clásico, se supuso que las partículas cargadas eléctricamente de las paredes de hierro de la cavidad, absorberían la radiación en una gama continua de energías y volverían a irradiar energía enforma continua. De acuerdo con la teoría clásica, la intensidad de la radiación es proporcional a v2 y, por tanto, tanto la intensidad debe aumentar sin límite alguno, conforme se incrementa la frecuencia.

Figura A

Lo anterior no concuerda con los resultados experimentales que muestran un máximo en la curva, por lo que para explicar la forma de la curva, era necesario encontrar una nueva...