Fisica cuantica. Introduccion.

FÍSICA CUANTICA PARA 2º BACHILLERATO
1- Introducción
A finales del siglo XIX se creía que la física ya estaba terminada, lo único que quedaba por hacer eran cálculos cada vez más precisos. Las ecuaciones de Maxwell habían conseguido unificar electricidad y magnetismo, que junto a la gravedad eran las únicas fuerzas conocidas.
Aún así, había un fenómeno que todavía no se conseguía explicar, yera el conocido como efecto fotoeléctrico. Éste consistía en arrancar electrones de un metal al someterlo a una radiación. Esto puede parecer sencillo, pero lo realmente extraño es que esta capacidad para arrancar electrones no dependía de la potencia de la lámpara con la que se alumbrara el metal, si no del tipo de luz con el que se alumbraba, es decir, no depende de la intensidad si no de lalongitud de onda. Así dicho, las caras son de: “No entiendo nada”, pero en unos momentos comprenderemos del todo este efecto.
2- Ondas según la Física Clásica
Todo el mundo ha oído hablar de ondas, el sonido, por ejemplo, es una onda, las olas del mar, etc. Pero, ¿Qué caracteriza a una onda, como sabemos que algo es una onda?
Una onda no es más que una perturbación, una “vibración” que transportatiene masa nula y velocidad definida. Si cogemos una cuerda de un extremo y movemos la mano, generaremos una onda en la cuerda. Normalmente son de tipo senoidal, siguen a la grafica de una función seno. Las ondas se caracterizan por una longitud de onda (λ) y una velocidad de propagación (v) o (c).
Como tenemos una longitud de onda, medida en metros (como todas las longitudes) y una velocidad,podemos dividirlas y sacar un tiempo, que llamaremos periodo de la onda (T).

Es de uso mucho más frecuente la inversa del periodo, conocida como frecuencia (ν, OJO: NO es una v), que se define como.
Que se mide en s-1 o hertzios (Hz)
Y así nos queda

Otra propiedad que no es de nuestro interés es la amplitud (y), que podríamos entender como lo “alta” que es la onda.Una propiedad muy característica de las ondas es la interferencia. De momento dejamos este concepto en el aire, aunque luego lo retomaremos al demostrar la dualidad onda corpúsculo en los electrones.
3- ¿Qué es la luz?
Newton postuló que la luz estaba formada de pequeñas partículas. Esta forma de entender la luz le permitió explicar fácilmente el fenómeno de reflexión, y un poco más costoso, elde refracción.

Reflexión Refracción
Expliquemos algo mejor estos fenómenos para entender porque la teoría funcionaba bien. La reflexión es un “rebote” de la luz al chocar contra una superficie no trasparente, como un espejo, y se caracteriza por un ángulo de incidencia (α) igual al de reflexión (β). Podemos entender la luz como pequeñas “pelotitas” que chocan contrauna superficie y salen rebotadas.
La refracción, en cambio, consiste en el cambio de velocidad que experimenta la luz al cambiar de medio de propagación. Este efecto es el responsable de que un lápiz se vea curvado si lo metemos en un vaso de agua. Esta explicación es muy simple, pero nos servirá de momento.

Otra teoría que intentaba explicar el fenómeno de la luz concebía esta como unaonda. Esta teoría estuvo olvidada hasta el siglo XIX en el que se descubrió la difracción (de la que no hablaremos aquí por ser más compleja de lo que nos interesa) y se retomo. En ese mismo siglo, Maxwell explico la luz como la propagación de una onda electromagnética.
Así pues, vemos que tenemos dos teorías para explicar la naturaleza de la luz.

4- Planck y Einstein. La energía estacuantizada.
En 1900, Planck introdujo una hipótesis para explicar un problema de la época (la radiación de un cuerpo negro) en la que afirmaba que la energía solo toma unos valores caracteristicos que son producto de una constante (llamada constante de Planck) por la frecuencia. Esto es

Con e-23 J/s

Esta teoría afirma que la energía NO puede tomar cualquier valor y que sus valores están...