Notas TEOR A CU NTICA MAX PLANCK SCHRONDIGER

 TEORÍA CUÁNTICA DE MAX PLANCK

En 1900, el famoso físico alemán Max Planck, observo que cuando los sólidos se someten a calentamiento, emiten radiación electromagnética que abarca una amplia gama de longitudes de onda. La luz rojiza tenue de un calentador eléctrico o la luz blanca brillante de una lámpara de tungsteno son algunos ejemplos de radiación que emiten los sólidoscalentados.

Las mediciones hechas en la última parte del siglo XIX, mostraron que la cantidad de energía radiante que emite un objeto a cierta temperatura, dependía de su longitud de onda. Sin embargo, la explicación de esta dependencia con la teoría ondulatoria establecida y con las leyes de la termodinámica no era del todo satisfactoria.


Una de las teorías explicaba la dependencia de la longitudde onda corta pero no la de longitudes de onda más largas. Otra teoría explicaba la dependencia de longitudes más largas, pero no la de las cortas. Era como si faltara algo fundamental de las leyes de la física clásica.
Planck resolvió el problema con una suposición que se apartaba en forma de radical de los conceptos establecidos.

La física clásica asumía que los átomos y las moléculas emitían(o absorbían) cualquier cantidad arbitraria de energía radiante. En cambio, Planck proponía que los átomos y las moléculas emitían (o absorbían) energía solo en cantidades discretas, como pequeños paquetes o cúmulos. A la mínima cantidad de energía que se podía emitir (o absorber) en forma de radiación electromagnética, Planck la llamo cuanto. La energía E de solo un cuanto de energía ésta dadapor:

E = h v

Donde H es la constante de planck, cuyo valor es 6.63 x 10-34 Js, y v es la frecuencia de la radiación.
De acuerdo con la teoría de cuántica, la energía siempre se emite en múltiplos de hv, 2hv, 3hv,……etc., pero nunca en cantidades fraccionarias. Cuando Planck presento su teoría, no podía explicar por qué las energías debían ser fijas (finitas), o cuantizadas. Sin embargo, con estahipótesis no tuvo problemas para correlacionar los datos experimentales de las emisiones de los sólidos en toda la gama de longitudes de onda; todas se expresan por la teoría cuántica.

La idea de que la energía debía estar cuantizada o “empaquetada” tal vez parezca extraña, pero el concepto cuántico tiene muchas analogías. Por ejemplo, una carga eléctrica también esta cuantizada; sólo puedehaber múltiplos enteros de ē, la carga del electrón. La materia misma esta cuantizada, por el número de electrones, protones y neutrones, y el número de átomos que hay en una muestra de materia también debe ser un entero.



EFECTO FOTOELÉCTRICO

En 1905, sólo cinco años después de que Planck presentara su teoría cuántica, Albert Einstein utilizo la teoría para resolver otro misterio en lafísica: el efecto fotoeléctrico, un fenómeno en el que los electrones son expulsados desde la superficie de ciertos metales que se han expuesto a la luz de al menos una determinada frecuencia mínima, y que se conoce como frecuencia umbral. El numero de electrones liberados era proporcional a la intensidad (o brillantes) de la luz, mas no la energía de estos electrones. No importaba que tan intensafuera la luz, los electrones no eran liberados cuando la frecuencia no llega al umbral.
La teoría de la luz no podía explicar el efecto fotoeléctrico, pero Einstein partió de una extraordinaria hipótesis al considerar que un rayo de luz es, en realidad, un torrente de partículas. Tomando como punto de partida la teoría cuántica de Planck, Einstein dedujo que cada una de estas partículas de la luz,que ahora se conocen como fotones, debe poseer una energía E, de acuerdo con la ecuación:

E = h v

Donde v es la frecuencia de la luz. Los electrones se mantienen unidos en el metal por fuerzas de atracción y, para emitirlos, se necesita una luz que tenga una frecuencia suficientemente alta (es decir, una energía suficiente). El rayo de luz que incide sobre una superficie metálica puede...