Fisica

FISICA QUÁNTICA

Física cuántica, rama de la física que estudia el comportamiento de las partículas teniendo en cuenta su dualidad onda-corpúsculo. Esta dualidad es el principio fundamental de la teoría cuántica; el físico alemán Max Planck fue quien estableció las bases de esta teoría física al postular que la materia sólo puede emitir o absorber energía en pequeñas unidades discretas llamadascuantos. HIPOTESIS DE PLANK PRIMERA TEORÍA QUÁNTICA

El primero en resolver el dilema planteado por los espectros de emisión de los cuerpos sólidos fue el físico alemán Max Planck. Según la física clásica, todas las moléculas de un sólido pueden vibrar, y la amplitud de sus vibraciones está directamente relacionada con la temperatura. En principio son posibles todas las energías de vibración, yla energía térmica del sólido debería de poder convertirse de forma continua en radiación electromagnética mientras se le suministre energía. Planck realizó una suposición radical al postular que un oscilador molecular sólo puede emitir ondas electromagnéticas en paquetes discretos, que llamó cuantos o fotones. Cada fotón tiene una longitud de onda y una frecuencia características y una energía Eque viene dada por E = hu, donde u es la frecuencia de la onda luminosa y h es la denominada constante de Planck. La longitud de onda λ está relacionada con la frecuencia según la ecuación λu = c, donde c es la velocidad de la luz. Si la frecuencia se expresa en hercios (Hz), o ciclos por segundo (1 Hz = 1 s-1), y la energía en julios, la constante de Planck es extremadamente pequeña, y vale6,626 × 10-34 julios·segundo. Con su teoría, Planck introdujo una dualidad onda-corpúsculo en la naturaleza de la luz, que durante un siglo había sido considerada como un fenómeno exclusivamente ondulatorio.

NATURALEZA ONDULATORIA DE LA MATERIA

Dualidad

onda-corpúsculo,

posesión

de

propiedades

tanto

ondulatorias

como

corpusculares por parte de los objetos subatómicos. Elprincipio fundamental de la teoría cuántica es que una entidad que estamos acostumbrados a considerar como una partícula (por ejemplo, un electrón, con un momento lineal p) puede comportarse también

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como una onda, mientras que otras entidades que solemos concebir como ondas (por ejemplo, la luz, con una longitud de onda λ) también pueden describirse como corpúsculos (en este caso,fotones). La longitud de onda λ y el momento lineal p de una entidad cuántica están relacionados por la ecuación pλ = h, donde h es una constante conocida como constante de Planck. Esta dualidad onda-corpúsculo se aprecia especialmente bien en los experimentos de „doble rendija‟, en los que un cañón de partículas dispara electrones o fotones (uno cada vez) a través de un par de agujeros en unabarrera, tras lo que son detectados en una pantalla situada al otro lado. En ambos casos, lo que sale del cañón y lo que llega a la pantalla detectora son partículas, y cada una marca un punto individual en la pantalla. No obstante, la figura global que se acumula en la pantalla a medida que se disparan más y más corpúsculos a través de los dos agujeros es un diagrama de interferencia formado porfranjas claras y oscuras, que sólo pueden explicarse como resultado de ondas que pasan por ambos agujeros de la barrera e interfieren entre sí. Esto se expresa en el aforismo de que las entidades cuánticas “viajan como ondas pero llegan como partículas”. MODELOS ATOMICOS

En 1913 el físico británico nacido en Nueva Zelanda Ernest Rutherford comprobó que el anterior modelo atómico de Thomson, conpartículas positivas y negativas uniformemente distribuidas, era insostenible. Las partículas alfa empleadas por Rutherford, muy rápidas y con carga positiva, se desviaban con claridad al atravesar una capa muy fina de materia. Para explicar este efecto era necesario un modelo atómico con un núcleo central pesado y cargado positivamente que provocara la dispersión de las partículas alfa. Rutherford...