El nacimiento de la física cuántica

EL NACIMIENTO DE LA FÍSICA CUÁNTICA
La nueva concepción del mundo

1 Introducción 4

2 Física Cuántica en la Educación Secundaria 4

3 Antecedentes 5

3.1 Modelo atómico de J. J. Thomson 5
3.1.1 Descubrimiento del electrón 5
3.1.2 Modelo atómico de J.J.Thomson 6
3.1.3 Descubrimiento del protón 6
3.2 Radiactividad Natural y Rayos X 7
3.2.1 Rayos X 7
3.2.2 Radiactividad Natural 83.2.3 Naturaleza de las partículas radiactivas 9
3.3 Modelo atómico de Rutherford 9
3.3.1 Modelo atómico de Rutherford 9
3.3.2 Descubrimiento del neutrón 11
3.3.3 Partículas subatómicas fundamentales 11
3.3.4 Números atómico y másico 12
3.4 Espectros atómicos 13
3.4.1 Espectro electromagnético 13
3.4.2 Espectro atómico de absorción 14
3.4.3 Espectro atómico de emisión 14

4 Derrumbe de lafísica clásica 16

4.1 Radiación térmica 16
4.1.1 Radicación del Cuerpo Negro 16
4.1.2 Ley de Stefan-Boltzman 17
4.1.3 Ley del Desplazamiento de Wien 17
4.2 1900 Hipótesis de Plank. Cuantización de la energía 18
4.3 El efecto fotoeléctrico 18
4.3.1 Estudio experimental del efecto fotoeléctrico 18
4.3.2 Interpretación de Einstein del efecto fotoeléctrico 19
4.4 1913 Modelo de Bohr.Explicación del espectro del H 20
4.4.1 Espectros atómicos 20
4.4.2 Antecedentes 21
4.4.3 Postulados 22
4.4.1 Cuantización de la energía en el modelo de Bohr 23
4.4.2 Transiciones electrónicas 24
4.5 Hipótesis de De Broglie: dualidad onda-corpúsculo 25
4.5.1 La difracción de electrones 25
4.5.2 Dualidad onda-corpúsculo y cuantización 26

5 FORMULACIÓN DE LA FÍSICA CUÁNTICA Y SUS APLICACIONES27

5.1 Formulación de la Mecánica Cuántica 27
5.1.1 Orbitales atómicos y los números cuánticos 28
5.1.2 The Solvay Conference. 29
5.1.3 Método científico en la física cuántica 30
5.2 Aplicaciones de la mecánica cuántica 31
5.2.1 La célula fotoeléctrica 31
5.2.2 El transistor 31
5.2.3 El Láser 32
5.2.4 El horno Microondas 33
5.2.5 Otras aplicaciones de la mecánica cuántica 33

6Bibliografía consultada 34

Introducción

A principios del siglo XX, en un intento de dar explicación a la radiación térmica, los sólidos principios que sustentaban la Física Clásica se tambalean dando lugar a una nueva concepción del mundo en términos de probabilidad y magnitudes discontinuas. Nace, de este modo, la Física Cuántica. Se entremezclan en la mecánica cuántica las disciplinas físicas yquímicas y la constitución de la materia se explica, en la actualidad, utilizando el modelo mecano-cuántico.

En este trabajo se muestran de forma cronológica y en clave histórica, el paso de un macrocosmos de materia continua a la discontinuidad del mundo subatómico. Se ha estructurado en tres grandes bloques:

• Antecedentes
• El derrumbe de la Física Clásica
• Formulación dela Mecánica Cuántica y sus aplicaciones

Física Cuántica en la Educación Secundaria

El estudio de la Física Cuántica dentro de la Educación Secundaria es importante por los siguientes puntos:
• Sirve para despertar la curiosidad de los alumnos y ayudarlos a conocer la física como una empresa humana y, por tanto, cercana a ellos.
• Tradicionalmente los estudiantes no tienen contactocon el excitante mundo de la física actual, pues la física que ven no pasa de 1900. Dicha situación es inaceptable, pues las ideas revolucionarias del siglo XX han cambiado totalmente la concepción de la ciencia.
• Es necesario motivar a los jóvenes para la carrera científica. Son ellos los futuros profesores e investigadores en física y es la física moderna la que más puede influir en losestudiantes a elegir la física como carrera profesional.
• Los estudiantes oyen hablar de temas como agujeros negros y big-bang en los medios de comunicación, habitualmente relacionado con la ficción científica, pero jamás en las clases de física.
• La física moderna y contemporánea es considerada difícil y abstracta; no obstante, las investigaciones en la enseñanza de la física han...