Física cuántica

Física Cuántica

Contenido
Introducción 4
Radiación – Conceptos generales 5
Radiación luminosa 6
Cuerpo negro 7
Radiación en cuerpos reales 8
Radiación de cuerpo negro 9
Ley de Stefan Boltzman 10
Ley de Wien 10
Ley de la radiación de Planck 12
El efecto fotoeléctrico 14
Teoría corpuscular del efecto fotoeléctrico 17
Efecto “Compton” 19
Dualidad onda-partícula 20
PropiedadesOndulatorias de las partículas 21
Principio de incertidumbre de Heisemberg 22

La Mecánica Cuántica se ocupa del comportamiento de la materia y la radiación en las escalas atómica y subatómica. Procura describir y explicar las propiedades de las moléculas, los átomos y sus constituyentes: electrones, protones, neutrones, y otras partículas más esotéricas como los quarks y los gluones. Esaspropiedades incluyen las interacciones de las partículas entre sí y con la radiación electromagnética.
El comportamiento de la materia y la radiación en la escala atómica presenta aspectos peculiares; de acuerdo con ello las consecuencias de la Mecánica Cuántica no siempre son intuitivas ni fáciles de entender. Sus conceptos chocan con las nociones que nos resultan familiares porque derivan de lasobservaciones cotidianas de la naturaleza en la escala macroscópica. Sin embargo, no hay razones en virtud de las cuales el comportamiento del mundo atómico y subatómico deba seguir las mismas pautas que los objetos de nuestra experiencia diaria.

Introducción

La evolución histórica de la física es un ejemplo claro de la evolución del conocimiento científico y nos permite ver como las teorías que sedesarrollan son propias cada época: no se puede hablar nunca de “ciencia cerrada” o definitivamente completa.
A finales del siglo XIX, la Mecánica Teórica y el Electromagnetismo eran las bases de lo que podríamos denominar ahora física clásica, los razonamientos eran construcciones mentales que parecían perfectas de sus razonamientos, y verificados mediante la experimentación.
La mentalidadpositivista de la época en el mundo occidental, había llevado a creer que la ciencia en general y la física en particular, darían respuesta a todas las necesidades materiales de la Humanidad, y que el pensamiento racional sería la herramienta para poder construir un mundo más justo e igualitario.
La fe en la ciencia y en la física era tal que hubo físicos que se aventuraron a pensar que ya en elsiglo XIX la ciencia había tocado su techo, que no quedaba más nada que descubrir y que sólo quedaba a la comunidad científica el afinar detalles en los modelos y teorías. Uno de los más importantes científicos de la época, William Thomson (Lord Kelvin) llego a decir “ya esta todo descubierto”.

La realidad se mostraría muy diferente a todas estas creencias, y a ello contribuyó el descubrimiento denuevos fenómenos como el de la radiactividad y el estudio de la radiación electromagnética, frente a los que la mecánica clásica de Newton era del todo incapaz de ofrecer una explicación.
El panorama se complicaría aún más con el descubrimiento e interpretación de los espectros atómicos y el renacer de toda una nueva manera de entender el mundo: la mecánica cuantica, aún hoy día no comprendidadel todo en sus fundamentos conceptuales profundos.
Los nuevos hechos, tales como el concepto del electrón como unidad natural de carga componente de la materia, el conocimiento del efecto fotoeléctrico, el descubrimiento de los rayos X, las series espectrales observadas en los espectros de emisión de los átomos, la radiación de incandescencia y especialmente el estudio de la radiactividad,preparan la revolución científica que tendrá lugar a partir de 1900.

La Mecánica Quántica y la Teoría de la Relatividad de Einstein significaron avances científicos con profundas implicaciones en el terreno no sólo de la física, sino también en el de la técnica o en el de la filosofía.

Radiación – Conceptos generales

Cuando la luz incide sobre un cuerpo cualquiera, una parte es absorbida por...