Fisica Moderna


Unidad 3

El mundo cuántico

(a) Dualidad onda - corpúsculo

Actividad A
Analizá los conceptos de partícula y de onda como descripciones diferentes de la realidad, y caracterizalos mediante ejemplos. Discutí el caso de la luz, incluyendo la perspectiva histórica.
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1) ● Observá el comportamiento de una pelota que es lanzada, luego rebota y es atrapada, y describí lo queocurre cualitativa y cuantitativamente. Hacé lo mismo con la vibración de una cuerda tensa. Reflexioná acerca de la mejor forma de expresar lo que observa en términos de magnitudes medibles, apuntando a diferenciar ondas y partículas.
Preguntas:
a) Según lo estudiado en cursos anteriores, ¿qué diferencias existen entre una onda y una partícula?
Respuesta:
En una onda no hay transporte demasa, aunque sí de energía y en una partícula que se desplaza hay transporte tanto de masa como de energía.
b) ¿Qué parámetros caracterizan una onda y cuáles a una partícula?
Respuesta:
La onda se caracteriza por su frecuencia, amplitud y longitud de onda, en cambio la partícula se caracteriza por su posición bien definida y su masa. Onda y partícula poseen una velocidad.
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2) ●Hacé un listado de fenómenos cotidianos que pueden ser descritos adecuadamente mediante los conceptos de partícula o de onda. Reflexioná acerca de posibles situaciones ambiguas.
Pregunta:
a) Mencioná ejemplos de fenómenos ondulatorios y no ondulatorios.
Respuesta:
La luz, el sonido, las ondas sísmicas, un pulso que viaja a lo largo de una cuerda y olas extendidas en la superficie del agua sonbuenos ejemplos de fenómenos ondulatorios. Por el contrario, no lo es el movimiento de una bolita que rueda por el suelo o un automóvil que viaja por una carretera. En general pueden ser bien descritos como partículas todo tipo de proyectiles y el sistema planetario.
b) ¿En qué situaciones la naturaleza ondulatoria o corpuscular de un fenómeno resulta ambigua?
Respuesta:
Ambigüedades puedenencontrarse si se trata de entender la propagación de una onda con un modelo microscópico: masas unidas por resortes, átomos que chocan en un gas, etc. Posiblemente el caso más relevante en la historia de la física en este aspecto es el de la luz. Ver actividad siguiente.


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3) ● Informate acerca de la controversia entre Isaac Newton y Christian Huygens en torno a la naturaleza de laluz.
Investigación 14 (para alumnos interesados en la historia de la ciencia)
Preguntas:
a) ¿Cómo concebía Newton la luz?
b) ¿Cómo concebía Huygens la luz?
c) ¿Qué pensás sobre la naturaleza de la luz?
d) ¿Qué fenómenos ópticos pueden ser explicados fácilmente suponiendo la luz como constituida por corpúsculos?
e) ¿Qué fenómenos ópticos resultan difíciles de explicar desde el punto devista corpuscular?
f) ¿Qué ocurre con las velocidades de un proyectil y de la luz cuando pasan de aire a agua?
g) ¿Cómo explicarías la dispersión cromática, la difracción y la interferencia que se observa en la luz suponiéndola constituida por corpúsculos?





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4) ● Elaborar modelos que simulan el comportamiento dual de la luz, destacando las circunstancias en que se comportacomo onda o como partícula.






Experimentos:
a) Compará la reflexión de la luz con la reflexión de una pelota en una pared.



Pregunta:
¿Qué se puede decir del comportamiento de la luz en este caso?, ¿es corpuscular u ondulatorio?
a) Comparar la refracción de la luz en un vidrio con la de una pelota que, moviéndose por una superficie horizontal, pasa de un nivel a otro.b) Comparar la difracción de la luz con la que experimenta el sonido, un chorro de agua y las ondas en una cubeta.





















c) Comparar la interferencia de la luz con la que experimentan el sonido y las ondas en una cubeta.






















Actividad B
Reflexioná acerca del dualismo onda-corpúsculo de la materia. Aplicá...