Mecanica cuantica Radiactividad 1
Páginas: 32 (7876 palabras)
Publicado: 6 de octubre de 2015
Introducción a la mecánica cuántica
Creo que puedo decir con seguridad que nadie entiende la mecánica cuántica Richard P. Feynman
A finales del siglo XIX tres grandes ramas formaban lo que se llama FÍSICA CLÁSICA:
Mecánica de Newton
Electrodinámica de Maxwell
Termodinámica de Clausius y Bolzmann
Estas tres ramas explicaban la mayoría de los fenómenos físicos. Pero está física clásica teníaimportantes contradicciones cuando intentábamos explicar ciertos fenómenos en ámbitos cercanos a la velocidad de la luz. Surgió así la teoría de la relatividad especial (Einstein). También se había observado el fracaso de la ciencia al explicar fenómenos como la radiación del cuerpo negro y los espectros atómicos.
Para explicar estos fenómenos aparece una nueva teoría, la mecánica cuántica,impulsada por Planck, Einstein, de Broglie, Bohr, Heisenberg, Schrödinger...
Radiación térmica y espectros
Se denomina radiación térmica a la que emite un cuerpo como consecuencia de su temperatura. Los cuerpos emiten y absorben continuamente dicha radiación (energía) hacia y desde sus alrededores, respectivamente. Si la temperatura del cuerpo es inferior a la del medio ambiente, la cantidad deradiación absorbida por el cuerpo supera a la emitida por éste. Si es superior a la temperatura del entorno, ocurre lo contrario. Cuando el cuerpo se encuentra a temperatura ambiente, las cantidades emitidas y absorbidas son iguales, y se dice que el cuerpo se encuentra en equilibrio térmico.
La radiación emitida por un cuerpo caliente es una mezcla de radiaciones de varias frecuencias. Al analizarlamediante un espectroscopio, obtenemos un espectro de emisión que muestra todas las frecuencias presentes en ella (espectro continuo).
Cuando calentamos un gas a baja presión, obtenemos un espectro de emisión discontinuo formado por unas cuantas líneas separadas. Cada línea corresponde a la frecuencia de un tipo de radiación emitido. Cada elemento químico tiene un espectro característico,distinto de los de los otros elementos.
La ciencia del siglo XIX era incapaz de explicar e interpretar los espectros de emisión discontinuos.
La radiación del cuerpo negro
Los sólidos emiten una gran cantidad de frecuencias, tan próximas unas a otras que constituyen lo que se llama un espectro de emisión continuo.
¿Has observado cómo cambia de color una barra de hierro al ser calentada? Alprincipio sólo emite radiación infrarroja, que no vemos; después empieza a emitir luz roja y, a temperaturas superiores, presenta color blanco, e incluso blanco-azulado.
La energía electromagnética que emite un cuerpo debido a su temperatura se denomina radiación térmica.
Esta radiación térmica varía tanto con la temperatura como con la composición del cuerpo.
Existe, sin embargo, un conjunto decuerpos cuya radiación térmica sólo depende de su temperatura. Se denominan cuerpos negros, y su radiación presenta las siguientes características:
En 1859, Kirchoff establece la definición de cuerpo negro: Cuerpo negro es un sistema ideal que absorbe toda la radiación que incide sobre él y se rige por una ley básica: Cuando un cuerpo está en equilibrio térmico la energía que absorbe es igual a laque emite. Por tanto, un cuerpo negro es también un emisor ideal, es decir, que emite en todas las longitudes de onda.
Se puede conseguir una buena aproximación al cuerpo negro con una cavidad con un pequeño orificio en una de sus paredes y todas las paredes pintadas de negro. Cualquier radiación que entre por dicho orificio será absorbida por las radiaciones en las paredes internas y lasposibilidades de escapar por el orificio son pocas. Si examinamos la radiación que emite ese cuerpo en el interior de la cavidad a medida que se calienta, veremos que la radiación depende solo de la temperatura, no de las características de la sustancia.
Nota : También podríamos cesar el aporte de calor externo, y esperar a que en el interior se alcance el equilibrio entre energía...
Creo que puedo decir con seguridad que nadie entiende la mecánica cuántica Richard P. Feynman
A finales del siglo XIX tres grandes ramas formaban lo que se llama FÍSICA CLÁSICA:
Mecánica de Newton
Electrodinámica de Maxwell
Termodinámica de Clausius y Bolzmann
Estas tres ramas explicaban la mayoría de los fenómenos físicos. Pero está física clásica teníaimportantes contradicciones cuando intentábamos explicar ciertos fenómenos en ámbitos cercanos a la velocidad de la luz. Surgió así la teoría de la relatividad especial (Einstein). También se había observado el fracaso de la ciencia al explicar fenómenos como la radiación del cuerpo negro y los espectros atómicos.
Para explicar estos fenómenos aparece una nueva teoría, la mecánica cuántica,impulsada por Planck, Einstein, de Broglie, Bohr, Heisenberg, Schrödinger...
Radiación térmica y espectros
Se denomina radiación térmica a la que emite un cuerpo como consecuencia de su temperatura. Los cuerpos emiten y absorben continuamente dicha radiación (energía) hacia y desde sus alrededores, respectivamente. Si la temperatura del cuerpo es inferior a la del medio ambiente, la cantidad deradiación absorbida por el cuerpo supera a la emitida por éste. Si es superior a la temperatura del entorno, ocurre lo contrario. Cuando el cuerpo se encuentra a temperatura ambiente, las cantidades emitidas y absorbidas son iguales, y se dice que el cuerpo se encuentra en equilibrio térmico.
La radiación emitida por un cuerpo caliente es una mezcla de radiaciones de varias frecuencias. Al analizarlamediante un espectroscopio, obtenemos un espectro de emisión que muestra todas las frecuencias presentes en ella (espectro continuo).
Cuando calentamos un gas a baja presión, obtenemos un espectro de emisión discontinuo formado por unas cuantas líneas separadas. Cada línea corresponde a la frecuencia de un tipo de radiación emitido. Cada elemento químico tiene un espectro característico,distinto de los de los otros elementos.
La ciencia del siglo XIX era incapaz de explicar e interpretar los espectros de emisión discontinuos.
La radiación del cuerpo negro
Los sólidos emiten una gran cantidad de frecuencias, tan próximas unas a otras que constituyen lo que se llama un espectro de emisión continuo.
¿Has observado cómo cambia de color una barra de hierro al ser calentada? Alprincipio sólo emite radiación infrarroja, que no vemos; después empieza a emitir luz roja y, a temperaturas superiores, presenta color blanco, e incluso blanco-azulado.
La energía electromagnética que emite un cuerpo debido a su temperatura se denomina radiación térmica.
Esta radiación térmica varía tanto con la temperatura como con la composición del cuerpo.
Existe, sin embargo, un conjunto decuerpos cuya radiación térmica sólo depende de su temperatura. Se denominan cuerpos negros, y su radiación presenta las siguientes características:
En 1859, Kirchoff establece la definición de cuerpo negro: Cuerpo negro es un sistema ideal que absorbe toda la radiación que incide sobre él y se rige por una ley básica: Cuando un cuerpo está en equilibrio térmico la energía que absorbe es igual a laque emite. Por tanto, un cuerpo negro es también un emisor ideal, es decir, que emite en todas las longitudes de onda.
Se puede conseguir una buena aproximación al cuerpo negro con una cavidad con un pequeño orificio en una de sus paredes y todas las paredes pintadas de negro. Cualquier radiación que entre por dicho orificio será absorbida por las radiaciones en las paredes internas y lasposibilidades de escapar por el orificio son pocas. Si examinamos la radiación que emite ese cuerpo en el interior de la cavidad a medida que se calienta, veremos que la radiación depende solo de la temperatura, no de las características de la sustancia.
Nota : También podríamos cesar el aporte de calor externo, y esperar a que en el interior se alcance el equilibrio entre energía...
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