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Teoría cuántica de
la luz
Libro de texto para esta parte
Resnick-Halliday-Krane
Física Volumen 2
Editorial CECSA (2002)

Hágase la ……

•

Luz

Naturaleza de la luz

¿Onda ó Partícula?

Concepto de luz en el Siglo XVII
• Se sabía que la luz
1. Viajaba en línea recta
2. Se reflejaba
3. Se refractaba
4. Transmitía energía de un lugar a
otro
Solo dos teorías podían explicaresto

La teoría ondulatoria
de la luz

Christian Huygens
Robert Hook

“La luz es una onda”

La teoría corpuscular
de la luz

Isaac Newton
Pierre Laplace

“La luz esta hecha de partículas”

La teoría corpuscular de la luz de Newton explicaba bien que
la luz viajara en línea recta, la reflexión y la transmisión de
la energía excepto la refracción

• La explicación de Newtonde la refracción requería que
la luz viajara mas rápido en el agua que en el aire

La teoría ondulatoria de Huygens explicaba bien la transmisión
de la energía, reflexión, refracción pero no que la luz viajara
en línea recta.

•La explicación de Huygens de la luz viaja en línea recta
requería que la luz viajara mas lento en el agua que en
el aire

La polémica onda ó corpúsculo continuóhasta mediados de los 1800’s

• 1801 Se descubrió Interferencia
• 1816 Se descubrió difracción
Ninguno de los dos se podía explicar por la teoría corpuscular

1850 Jan Foucault

“La luz viaja mas rápido
en el aire que en el agua”

Que tipo de onda era la luz?
• 1865 Maxwell y Faraday
• “La luz es una onda electromagnética”

•1865 Heinrich Hertz
Confirma experimentalmente que laluz
es una onda electromagnética

1900 Efecto fotoeléctrico

“Una placa metálica emite electrones
cuando incide sobre ella radiación
electromagnética”

! 1900 con Max Planck nace
la
Teoría Cuántica !

•

•

1900 Max Planck
“Luz de frecuencia f
esta hecha de
corpúsculos llamados
fotones”

• La energía de cada corpúsculo es

E=h·f
h=6.626x10-34 J·s

Explicación delefecto fotoeléctrico
mediante la teoría corpuscular de la luz
• 1905 A. Einstein supone válida la ley
de Planck

hf=Þ+Kmax
Þ=“función de trabajo”

Kmax= la energía cinética máxima que un electrón adquiere

Visión moderna de la luz
• Se reconoce su carácter dual

La luz es energía radiante transportada
en fotones que son guiados en sus
trayectorias por un campo de onda

Laenergía necesaria para extraer un electrón del sodio metálico es 2.28
eV. ¿Muestra el sodio un efecto fotoeléctrico con luz roja de longitud de
onda L=678 nm?
(b) Cuál es la longitud de onda de corte en la emisión fotoeléctrica del
sodio y a que color corresponde?

•
•
•
•

(a) f·L=c=3x108m/s implica f=c/L=(3x108 m/s)/(678x10-9 m)=4.4x1014 1/s
De la ley de Planck la energía de cada fotónes
h·f=(4.14x10-15 eV·s)·(4.4x1014 1/s) =1.82 eV
Como h·f=1.82 eV es menor que la energía necesaria para botar un
electrón, NO hay efecto fotoeléctrico.

•
•

(b) sabemos que h·fcorte=Þ y que fcorte=c/Lcorte, por tanto

Lcorte=h·c/Þ= (4.14 x 10-15 eV-s)·(3 x 108 m/s )/(2.28 eV)
Lcorte=544.7 nm
•
esta longitud de onda corresponde al VERDE

TEORÍA CUÁNTICA
Libro de texto para estaparte:
Física Volumen 2
Resnick-Halliday-Krane
Editorial CECSA 2002

Comportamiento corpuscular de la
luz
• Explicación de Planck de la radiación de cuerpo
negro en términos de corpúsculos o partículas
llamadas fotones que tienen energía E=h·f

• Confirmación de Einstein de la naturaleza
corpuscular de la luz con la explicación del
efecto fotoeléctrico usando la conjetura de
Planck•

Onda

• Luz

•

Partícula

•

partícula

Electrón
?
onda

Dualidad onda-partícula
1924 Louis de Broglie

Prince Louis de Broglie
(1892-1987)

Los electrones, protones,
neutrones, bariones,
mesones, etc con una masa m
y velocidad v tienen
asociada una
longitud de onda

h
p

h
m v

Dualidad onda partícula
• De Broglie
•
La frecuencia de la partícula...