mecanica cuantica


Tema
La mecánica cuántica y sus aplicaciones en la vida cotidiana
Modulo
Análisis de fenómenos eléctricos, electromagnéticos y ópticos
Docente
Ing. Ángel Juan Ruiz Carrillo
Alumno
José Ramón Zapata Contrera
Grupo
4102










Introducción
La mecánica cuántica, -también física cuántica-, es la ciencia que tiene por objeto el estudio y comportamiento de la materia aescala reducida.
Existen en Mecánica Cuántica pocas experiencias relevantes que puedan realizarse en un laboratorio escolar. La complejidad computacional de las experiencias reales, y los tiempos habitualmente cortos en los que ocurren, ocultan el proceso físico. Mediante las simulaciones en el ordenador se puede prescindir de aparatos de medida tradicionales y del exterior al sistema objeto delestudio y permite visualizar el proceso físico, acelerando o retardando según convenga.
















La mecánica cuántica
La mecánica cuántica, -también física cuántica-, es la ciencia que tiene por objeto el estudio y comportamiento de la materia a escala reducida.
El concepto reducido se refiere aquí a tamaños a partir de los cuales empiezan a notarse efectos como el principiode indeterminación de Heisenberg que establece la imposibilidad de conocer con exactitud, arbitraria y simultáneamente, la posición y el momento de una partícula. Así, los principios fundamentales de la mecánica cuántica establecen con mayor exactitud el comportamiento y la dinámica de sistemas irreversibles. Los efectos sobre la materia son notables en materiales mesoscópicos, aproximadamente1.000 átomos de composición.
Algunos fundamentos importantes de la teoría son que la energía no se intercambia de forma continua. En todo intercambio energético hay una cantidad mínima involucrada, llamada cuanto.
Si aceptamos el hecho de que es imposible fijar a la vez la posición y el momento de una partícula, renunciamos de alguna manera al concepto de trayectoria, vital en mecánica clásica. Envez de eso, el movimiento de una partícula queda regido por una función matemática que asigna, a cada punto del espacio y a cada instante, la probabilidad de que la partícula descrita se halle en una posición determinada en un instante determinado (al menos, en la interpretación de la Mecánica cuántica más usual, la probabilística o interpretación de Copenhague). A partir de esa función, ofunción de ondas, se extraen teóricamente todas las magnitudes del movimiento necesarias.
Aunque la estructura formal de la teoría está bien desarrollada, y sus resultados son coherentes con los experimentos, no sucede lo mismo con su interpretación, que sigue siendo objeto de controversias.
La teoría cuántica fue desarrollada en su forma básica a lo largo de la primera mitad del siglo XX. El hecho deque la energía se intercambie de forma discreta se puso de relieve por hechos experimentales como los siguientes, inexplicables con las herramientas teóricas "anteriores" de la mecánica clásica o la electrodinámica:

* Espectro de la radiación del cuerpo negro, resuelto por Max Planck con la cuantización de la energía. La energía total del cuerpo negro resultó que tomaba valores discretos másque continuos. Este fenómeno se llamó cuantización, y los intervalos posibles más pequeños entre los valores discretos son llamados quanta (singular: quantum, de la palabra latina para "cantidad", de ahí el nombre de mecánica cuántica). El tamaño de los cuantos varía de un sistema a otro.
* Bajo ciertas condiciones experimentales, los objetos microscópicos como los átomos o los electrones exhibenun comportamiento ondulatorio, como en la interferencia. Bajo otras condiciones, las mismas especies de objetos exhiben un comportamiento corpuscular, de partícula, ("partícula" quiere decir un objeto que puede ser localizado en una región especial del Espacio), como en la dispersión de partículas. Este fenómeno se conoce como dualidad onda-partícula.
* Las propiedades físicas de objetos con...