La Teor a cu ntica de la radiaci n electromagn tica
Páginas: 5 (1163 palabras)
Publicado: 19 de julio de 2015
La Teoría cuántica de la radiación electromagnética
La teoría de los fotones
El postulado básico de la interpretación cuántica establece que la radiación electromagnética está formada por paquetes discretos de energía que se comportan como partículas, llamadas fotones o cuantos.
Cada fotón tiene una energía E que depende únicamente de la frecuencia ”f” de la radiación y está dada por
Donde ,es la constante de Planck.
Los fotones viajan a la velocidad de la luz, su masa en reposo, de acuerdo con la teoría relativista, debe ser cero, por lo tanto, su energía es totalmente cinética.
Un haz de energía electromagnética está formado por fotones que viajan a la velocidad c.
La intensidad del haz será proporcional al número de fotones que atraviesan la unidad de área de la unidad de tiempo.El efecto fotoeléctrico
La luz incide sobre la superficie metálica que se encuentra dentro de un tubo al vacío y los electrones son emitidos de esta superficie.
La frecuencia f, la intensidad I de la luz, el voltaje de retardo V y el material del emisor pueden variar.
Si los electrones son lo suficientemente energéticos, pueden sobrepasar el potencial de retardo V y llegar al colector para sermedidos como corriente I en el amperímetro A.
Para que los electrones puedan llegar al colector la energía cinética de estos debe ser mayor o igual que la energía potencial eléctrica que deben sobrepasar cuando van del emisor al colector, es decir
Si su energía es menor que este valor, regresarán antes de llegar al colector y, por lo tanto, no podrán ser medidos como corrientes.
Teoría delefecto fotoeléctrico.
A mayor intensidad de la luz, mayor energía transmitida por la onda.
Un mayor número de electrones serán emitidos.
En el modelo cuántico la energía transportada por un fotón es absorbida por el electrón.
Si el electrón es expelido del material, la diferencia entre la energía absorbida por el electrón y la energía con la cual el electrón estaba ligado a la superficie, aparececomo energía cinética del electrón.
Los electrones están ligados a la superficie con energías variables, pero la energía de enlace de los electrones menos estrechamente ligados depende del material del emisor.
La energía necesaria para extraer estos electrones menos estrechamente ligados, se llama función de trabajo φ del material.
Los electrones serán expelidos con energías cinéticas que varíandesde cero hasta un valor máximo dado por.
Por debajo de esta frecuencia umbral, los fotones incidentes no tendrán energía suficiente para liberar aun los electrones menos estrechamente ligados, no importa cuán intensa sea la luz.
El efecto Compton
Una radiación electromagnética es dispersada por una partícula cargada, la radiación dispersada en todas direcciones tendrá la misma frecuencia quela radiación incidente.
En 1992 Arthur H. Compton demostró que si se acepta la interpretación cuántica de la radiación electromagnética, entonces la radiación dispersada tendría una frecuencia menor que la radiación incidente y además dependería del ángulo de dispersión.
La dispersión de la radiación electromagnética por una partícula cargada como un choque perfectamente elástico, a la manera debolas de billar, entre un fotón y la partícula libre cargada.
El fotón dispersado sufre un cambio en la longitud de onda , dado por
La cantidad se conoce comúnmente con el nombre de longitud de onda de compton y su valor para un electrón es 0.0243 A.
El cambio en la longitud de onda depende únicamente del ángulo de dispersión y es independiente de la energía del fotón incidente.
Elprincipio de Incertidumbre de Heisenberg
Expuesto por W. Heisenberg en 1927
No se puede determinar la posición y la velocidad de un electrón.
La incertidumbre en la energía se relaciona con el intervalo de tiempo durante el cual se ha medido la energía, asi
La energía de un cuerpo puede conocerse con toda exactitud solamente si la medida se efectua durante un intervalo de tiempo infinito (.
El...
La teoría de los fotones
El postulado básico de la interpretación cuántica establece que la radiación electromagnética está formada por paquetes discretos de energía que se comportan como partículas, llamadas fotones o cuantos.
Cada fotón tiene una energía E que depende únicamente de la frecuencia ”f” de la radiación y está dada por
Donde ,es la constante de Planck.
Los fotones viajan a la velocidad de la luz, su masa en reposo, de acuerdo con la teoría relativista, debe ser cero, por lo tanto, su energía es totalmente cinética.
Un haz de energía electromagnética está formado por fotones que viajan a la velocidad c.
La intensidad del haz será proporcional al número de fotones que atraviesan la unidad de área de la unidad de tiempo.El efecto fotoeléctrico
La luz incide sobre la superficie metálica que se encuentra dentro de un tubo al vacío y los electrones son emitidos de esta superficie.
La frecuencia f, la intensidad I de la luz, el voltaje de retardo V y el material del emisor pueden variar.
Si los electrones son lo suficientemente energéticos, pueden sobrepasar el potencial de retardo V y llegar al colector para sermedidos como corriente I en el amperímetro A.
Para que los electrones puedan llegar al colector la energía cinética de estos debe ser mayor o igual que la energía potencial eléctrica que deben sobrepasar cuando van del emisor al colector, es decir
Si su energía es menor que este valor, regresarán antes de llegar al colector y, por lo tanto, no podrán ser medidos como corrientes.
Teoría delefecto fotoeléctrico.
A mayor intensidad de la luz, mayor energía transmitida por la onda.
Un mayor número de electrones serán emitidos.
En el modelo cuántico la energía transportada por un fotón es absorbida por el electrón.
Si el electrón es expelido del material, la diferencia entre la energía absorbida por el electrón y la energía con la cual el electrón estaba ligado a la superficie, aparececomo energía cinética del electrón.
Los electrones están ligados a la superficie con energías variables, pero la energía de enlace de los electrones menos estrechamente ligados depende del material del emisor.
La energía necesaria para extraer estos electrones menos estrechamente ligados, se llama función de trabajo φ del material.
Los electrones serán expelidos con energías cinéticas que varíandesde cero hasta un valor máximo dado por.
Por debajo de esta frecuencia umbral, los fotones incidentes no tendrán energía suficiente para liberar aun los electrones menos estrechamente ligados, no importa cuán intensa sea la luz.
El efecto Compton
Una radiación electromagnética es dispersada por una partícula cargada, la radiación dispersada en todas direcciones tendrá la misma frecuencia quela radiación incidente.
En 1992 Arthur H. Compton demostró que si se acepta la interpretación cuántica de la radiación electromagnética, entonces la radiación dispersada tendría una frecuencia menor que la radiación incidente y además dependería del ángulo de dispersión.
La dispersión de la radiación electromagnética por una partícula cargada como un choque perfectamente elástico, a la manera debolas de billar, entre un fotón y la partícula libre cargada.
El fotón dispersado sufre un cambio en la longitud de onda , dado por
La cantidad se conoce comúnmente con el nombre de longitud de onda de compton y su valor para un electrón es 0.0243 A.
El cambio en la longitud de onda depende únicamente del ángulo de dispersión y es independiente de la energía del fotón incidente.
Elprincipio de Incertidumbre de Heisenberg
Expuesto por W. Heisenberg en 1927
No se puede determinar la posición y la velocidad de un electrón.
La incertidumbre en la energía se relaciona con el intervalo de tiempo durante el cual se ha medido la energía, asi
La energía de un cuerpo puede conocerse con toda exactitud solamente si la medida se efectua durante un intervalo de tiempo infinito (.
El...
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