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Ensayo Teoría cuántica










La Teoría Cuántica es uno de los principales fundamentales de la Física actual. Se trata de una teoría que reúne una aplicación matemática y conceptual, y recoge un conjunto de nuevas ideas introducidas a lo largo del primer tercio del siglo XX, para dar explicación a procesos cuya comprensión se hallaba en conflicto con lasfísicas vigentes. 
Las ideas que sustentan la Teoría Cuántica surgieron, pues, como alternativa al tratar de explicar el comportamiento de sistemas en los que la Física Clásica se mostraba insuficiente. Es decir, una serie de observaciones empíricas cuya explicación no era abordable a través de los métodos existentes, causo la aparición de las nuevas ideas. 
Gracias a esto que surgió unenfrentamiento entre las ideas de la Física Cuántica, y aquéllas válidas hasta entonces, digamos de la Física Clásica. Lo cual se concentro aún más si se tiene en cuenta el éxito experimental que éstas habían mostrado a lo largo del siglo XIX, apoyándose básicamente en la mecánica de Newton y la teoría electromagnética de Maxwell (1865). 
El origen de la Teoría Cuántica 
¿Qué pretendía explicar, de maneratan poco afortunada, la Ley de Rayleigh-Jeans (1899)? Un fenómeno físico denominado radiación del cuerpo negro, es decir, el proceso que describe la interacción entre la materia y la radiación, el modo en que la materia intercambia energía, emitiéndola o absorbiéndola, con una fuente de radiación. Pero además de la Ley de Rayleigh-Jeans había otra ley, la Ley de Wien (1893), que pretendía tambiénexplicar el mismo fenómeno. 
La Ley de Wien daba una explicación experimental correcta si la frecuencia de la radiación es alta, pero fallaba para frecuencias bajas. Por su parte, la Ley de Rayleigh-Jeans daba una explicación experimental correcta si la frecuencia de la radiación es baja, pero fallaba para frecuencias altas. 
En 1900, Max Planck puso la primera piedra del edificio de la TeoríaCuántica. Postuló una ley (la Ley de Planck) que explicaba de manera unificada la radiación del cuerpo negro, a través de todo el espectro de frecuencias. 
La hipótesis de Planck 
¿Qué aportaba la ley de Planck que no se encuentra ya implícito en las leyes de Wien y de Rayleigh-Jeans? Un ingrediente tan importante como novedoso. Tanto que es el responsable de la primera gran crisis provocada porla Teoría Cuántica sobre la Física Clásica. Ésta suponía que el intercambio de energía entre la radiación y la materia ocurría a través de un proceso continuo, es decir, una radiación de frecuencia f podía ceder cualquier cantidad de energía al ser absorbida por la materia. 
Lo que postuló Planck al introducir su ley es que la única manera de obtener una fórmula experimentalmente correcta exigíala novedosa suposición de que dicho intercambio de energía debía suceder de una manera discontinua, es decir, a través de la emisión y absorción de cantidades pequeñas de energía, que hoy denominamos “quantums” de radiación. La cantidad de energía E propia de un quantum de radiación de frecuencia f se obtiene mediante la relación de Planck: E = h x f, siendo h la constante universal de Planck =6’62 x 10 (expo-34) (unidades de “acción”). 
La hipótesis de Planck quedó confirmada experimentalmente, no sólo en el proceso de radiación del cuerpo negro, a raíz de cuya explicación surgió, sino también en las explicaciones del efecto fotoeléctrico, debida a Einstein (1905), y del efecto Compton, debida a Arthur Compton (1923). 
Cronología de la Teoría Cuántica 
1900. “Hipótesis cuántica dePlanck” (Premio Nobel de Física, 1918). Carácter corpuscular de la radiación. 
1905. Einstein (Premio Nobel de Física, 1921) explica el “efecto fotoeléctrico” aplicando la hipótesis de Planck. 
1911. Experimentos de Rutherford, que establecen el modelo planetario átomo, con núcleo (protones) y órbitas externas (electrones). 
1913. Modelo atómico de Niels Bohr (Premio Nobel de Física, 1922)....