Física moderna: Física cuántica

Física moderna: Física cuántica

1. CONTEXTO

   • Se han formulado varias teorías sobre la naturaleza de la luz
     • Ondulatoria de Huygens
     • Corpuscular de Newton
     • Electromagnética de Maxwell
       • Luz como onda formada por un campo eléctrico y uno magnético perpendiculares entre sí
     • Ninguna explica todos los fenómenos causados por la luz, son refutadas por experimentos como:
       • Radiación del cuerpo negro de Max Planck
       • Efecto Fotoeléctrico
       • Efecto Compton

2. TEORÍA CORPUSCULAR DE LA LUZ

   • La energía de la luz no se distribuye de forma uniforme por el frente de onda, opuesto a lo que afirmaba la teoría ondulatoria antes de experimentar con el efecto fotoeléctrico
   • La energía se halla cuantificada, concentrada en regiones llamadas cuantos de luz o FOTONES
     • Los fotones son corpúsculos que llevan asociada una energía proporcional a su frecuencia

3. TEORÍA CUÁNTICA DE PLANCK

   • En EQUILIBRIO TÉRMINO el balance energético total es nulo, pues se emite y absorbe la misma cantidad de energía
   • Se puede medir por medio de la EXITANCIA: energía emitida por unidad de tiempo y por unidad de superficie del cuerpo
     • Dependerá de la temperatura, naturaleza y estado de la superficie del cuerpo y longitud de onda
   • CUERPO NEGRO: Capaz de absorber toda la radiación que incida sobre él sin reflejar nada
     • Constituye el patrón elegido para el estudio de la radiación de los cuerpos, que desembocará en dos leyes:
       • Ley de Stefan-Boltzmann
       • Ley de Wien

4. EFECTO FOTOELÉCTRICO

   • Cuando un fotón incide sobre un metal, es absorbido y su energía pasa a uno de los electrones del metal, que escapa si la energía del fotón que ha incidido supera un valor umbral (E0)
     • El valor umbral depende de cada metal, y también es llamada trabajo de extracción

5. EFECTO COMPTON

   • Cuando un fotón incide sobre un electrón libre, el fotón sufre una desviación por la que se mueve con una mayor energía que la inicial y el electrón sale con una velocidad determinada

6. DUALIDAD ONDA-CORPÚSCULO

   • Toda partícula de una masa determinada que se mueve a una velocidad lleva asociada una onda

7. MODELO ATÓMICO DE BOHR

   • Basado en el modelo atómico de Rutherford en el que el electrón gira en órbitas circulares
   • Postulados
     • 1. El átomo de hidrógeno tiene un núcleo positivo en torno al cual gira un electrón que sólo tiene ciertas órbitas permitidas
     • 2. Mientras permanece en una órbita el electrón no intercambia energía con el medio
     • 3. Cuando pasa de una órbita a otra emite o absorbe energía en forma de fotones con una frecuencia determinada
     • 4.Las únicas órbitas estables son en las que el momento angular del electrón respecto del núcleo cumple:
   • Energía del electrón en la órbita

8. PRINCIPIO DE INDETERMINACIÓN DE HEISENBERG

   • Es imposible determinar simultáneamente la posición y cantidad de movimiento exactas del electrón, por tanto es imposible determinar su trayectoria

9. MODELO MECANOCUÁNTICO DEL ÁTOMO

   • Introduce el concepto de ORBITAL: Zona del espacio que rodea al núcleo donde existe la máxima posibilidad de encontrar al electrón

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