Mecánica cuántica

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Mecánica cuántica
Antes de 1900 algunos científicos pensaban que la física ya conocida explicaba todos los fenómenos de la naturaleza, y solo habría que descubrir detalles, pero, en 1895 Wilhelm Röntgen descubrió los rayos X. desde es momento se inicio su aplicación en la medicina.

En 1891 Henri Becquerel descubrió que le uranio emite espontáneamente una radiación invisible y penetrante,capaz de velar placas fotográfica. En 1897 Joseph John Thompson descubrió el electrón. En 1900 nace la teoría cuántica cuando Max Planck resuelve el problema del llamado “cuerpo negro” al definir el quantum de la energía.

El descubrimiento del electrón
Si una partícula cargada se mueve en la presencia de un campo eléctrico y uno magnético, siente la presencia de ambos. Para hacer elexperimento, se puede crear un campo eléctrico con una batería y el magnético con una bocina. Jugando con las direcciones de las fuerzas que siente la partícula, se logra seleccionarla de acuerdo a su velocidad. Este principio fue utilizado por J.J. Thompson en 1897 para descubrir el electrón y medir el cociente de su carga eléctrica ente su masa. Así demostró que los rayos catódicos son los queconstituyen la corriente eléctrica de un cinescopio de televisión, están constituidos por cargas eléctricas negativas.

Primicias de la mecánica cuántica
La hipótesis de Plack sobre la existencia de paquetes de energía llamado quanta o cuantos, comenzó a dar frutos. En 1905 Albert Einstein explico el efecto fotoeléctrico, en que la luz al incidir sobre un metal arranca de él electrones, cuando tieneuna frecuencia superior a un valor umbral. Para ello consideró que la luz está formada por paquetes de energía, llamados fotones, retomando el concepto de quantum.

En 1907 Einstein explico la forma en que la capacidad calorífica de un cuerpo depende de la temperatura. Para ello imaginó a los sólidos como formados por pequeños osciladores que vibran con frecuencia que son múltiplos enteros deuna frecuencia mínima, llamados fonones.

El modelo nuclear del átomo
Un átomo consiste de electrones negativos unidos a un núcleo positivo, formado por protones y neutrones, que tiene la mayoría de la masa. A principio del siglo XX se especulaba mucho sobre cómo estaba distribuida la carga.

Ernest Rutherford realizó el siguiente experimento en 1911; lanzó un haz de partículas α, que tienencarga positiva, sobre una delgada laminilla de oro. Para su sorpresa, las partículas positivas se desviaban y aun salían rebotadas, por lo tanto tenían que estar chocando con una carga positiva muy concentrada. El núcleo atómico había sido descubierto. Su tamaño es mucho menor que el del espacio que ocupan los electrones. El átomo tiene mucho espacio vacío.

Avances de la teoría cuántica.
En elmundo cuántico la energía se intercambia en múltiplos de una cantidad mínima, el quantum. Con esta idea Niels Bohr construyó en 1913 su modelo atómico que permite explicar el espectro y otras propiedades del átomo de hidrógeno. Veinte años después James Franck y Gustav Hertz demostraron que en el mundo cuántico en efecto la absorción de energía se da en múltiplos de una cantidad mínima, medianteel experimento que lleva su nombre.

El modelo de Bohr
Niels Bohr estableció una serie de postulados basados en la teoría de Planck y los datos experimentales de los espectros del átomo de hidrogeno. Así construyo lo que se conoce como el modelo atómico de Bohr. El espectro de absorción se caracteriza por una banda continua con algunas rayas negra, las que corresponden a las frecuencias oenergías que los electrones absorbieron para pasar de un nivel a otro más energético.

El espectro de emisión de un elemento está formado por líneas brillantes situadas en las mismas frecuencias que el espectro de absorción, pero separadas por zonas oscuras, pues en ellas no hay emisión. Este modelo permite explicar el espectro de hidrogeno, pero no de elementos más complejos.

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