Naturaleza Ondulatoria de la Materia

Estructura Electrónica

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4. NATURALEZA ONDULATORIA DE LA MATERIA
4.1. Interferencia y Difracción de Ondas

Figura 15 Interferencia constructiva de dos ondas de igual amplitud.

Las ondas interactúan unas con otras de una manera característica llamada interferencia. Por
ejemplo, si dos ondas de igual amplitud se hallan en la misma fase cuando interactúan–es decir, sealinean con un traslape de las crestas–se produce una sola onda con el doble de amplitud. A esto
se le llama interferencia constructiva (figura 15).
Por otro lado, si dos ondas interactúan estando completamente fuera de fase –es decir, se alinean
de tal modo que la cresta de una se traslapa con el valle de la segunda– las ondas se cancelan. A
esto se le llama interferencia destructiva (figura 16).Figura16 Interferencia destructiva de dos ondas de igual amplitud.

Las ondas también exhiben otra característica llamada difracción. Cuando una onda encuentra
un obstáculo o una rendija, con un tamaño comparable a su longitud de onda, ésta se dobla (o
difracta) alrededor de éste (figura 17):

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Figura 17 (a)Difracción de una onda. (b) Las partículas no se difractan.

La difracción de la luz a través de dos rendijas separadas por una distancia comparable a su
longitud de onda de la luz, aunada al fenómeno de la interferencia, resulta en un patrón de
interferencia como el que se muestra en la figura 18. Cada rendija actúa como una nueva fuente
de luz, y las dos nuevas fuentes de luz producidasinterfieren una con otra. El patrón resultante
consiste de una serie de líneas obscuras y claras que pueden registrarse en una pantalla (o grabada
en una película) colocada a una distancia corta detrás de las rendijas.

Figura 18 Obtención de un Patrón de Interferencia Ondulatorio.

Autor:Cordero Sanchez Salomon UAM-I

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4.2. Difracción deElectrones
La observación experimental que dio origen a la mecánica cuántica fue la difracción de electrones
(1927). Por increíble que parezca, los electrones – que poseen masa– poseen una naturaleza
ondulatoria. Esto se advierte en su difracción. Si un haz de electrones pasa a través de dos rendijas
se observa un patrón de interferencia ondulatorio(figura 19).

Figura 19 Difracción de electrones.Cuando un haz de electrones pasa a través de dos
rendijas casi juntas (a) se crea un patrón de interferencia, como si los electrones fueran ondas.
En contraste, si un haz de partículas para a través de dos rendijas (b) se produce dos haces
más pequeños de partículas.

Contrario a nuestra intuición, el patrón de interferencia no es causado por pares de electrones
interfiriendo entre si, sinomás bien por la interferencia de un electrón consigo mismo. Si el haz
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de electrones se minimiza de tal modo que sólo pase un electrón a la vez, el patrón de
interferencia se mantiene. Lo anterior conduce a una importante conclusión: la naturaleza
ondulatoria del electrón es una propiedad inherente de los electronesindividuales. Es esta
naturaleza ondulatoria la que explica la existencia de los estados estacionarios y la que previene
que los electrones en un átomo colapsen con el núcleo.
4.3. Onda piloto de Broglie

Figura 20 Un electrón dentro de un átomo y su onda piloto

Una partícula desplazándose en el espacio posee una naturaleza ondulatoria; su movimiento está
guiado por una onda piloto (onda de deBroglie, figura 20). La cantidad de movimiento lineal p
(moméntum) de una partícula y la longitud de su onda piloto (λp) están relacionadas por la
ecuación:
"

λp =

h
p

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Por su parte, p está dado por:
"

p = m × vel

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La longitud de una onda piloto se relaciona con la energía cinética de la partícula: a medida que la
partícula se desplaza a mayor velocidad, mayor es su...