Explorando la Física Cuántica: Hipótesis de Planck, Efecto Fotoeléctrico y Mecánica Cuántica

Hipótesis de Planck

Hipótesis de Planck: Intentó explicar la radiación del cuerpo negro:

• Los átomos que emiten la radiación se comportan como osciladores armónicos.
• Cada oscilador absorbe o emite energía de la radiación en una cantidad proporcional a su frecuencia de oscilación (f). Los paquetes de energía h·f se llaman cuantos.

Efecto Fotoeléctrico

Efecto Fotoeléctrico: Fenómeno en el que al someter determinadas superficies metálicas a la acción de la luz, estas desprenden electrones. Los e^- emitidos al iluminar el cátodo originan una corriente eléctrica de intensidad I al chocar con el ánodo. El trabajo W necesario para arrancar el e^- del metal depende de su energía de enlace con éste. La energía más pequeña, correspondiente a los e^- más débilmente unidos, recibe el nombre de función de trabajo del metal o trabajo de extracción, W₀.

Teoría Cuántica de Einstein

Teoría Cuántica de Einstein: Toda la energía emitida por una fuente radiante está cuantizada en paquetes que se denominan fotones. Para explicar el efecto fotoeléctrico, Einstein supuso que:

• La cantidad de energía de cada fotón se relaciona con su frecuencia: E = h · f.
• Un fotón es absorbido completamente por un fotoelectrón. La energía cinética del fotoelectrón es: Ec = h·f - W.

El e^- que está más débilmente enlazado escapará con EC_max, que viene determinada por la expresión: Ec_max = h · f - W₀. Se llama potencial de frenado al voltaje necesario aplicar para frenar a los e^- más rápidos.

Mecánica Cuántica

Mecánica Cuántica: Dos aspectos característicos:

Dualidad Onda-Partícula

Dualidad onda-partícula: Broglie → Hipótesis: consideró que la materia, especialmente los e^-, también presentarían un aspecto corpuscular y un aspecto ondulatorio. Según esto, E = h·f y el momento lineal p, con λ: p = E/c = h·f/c; p = h/λ. Esta propuesta fue considerada como carente de realidad física por su falta de evidencias experimentales. En 1927 se comprobó por 2 físicos norteamericanos. Cuanto mayor es el momento lineal, menor es λ. Cuando se trata de cuerpos muy pequeños, la longitud de onda es apreciable. Para un e^- que adquiere una Ec bajo la acción de una diferencia de v se cumple: ½mv² = Ve; mv = √2mVe; λ = h / √2mVe.

Principio de Indeterminación de Heisenberg

Principio de indeterminación de Heisenberg: Error → aparato de medida. Principio de indeterminación:

• No es posible determinar simultáneamente el valor exacto de la posición x y del momento lineal p de un objeto cuántico. ∆x · ∆p ≥ h/ 4π
• No es posible determinar simultáneamente el valor medio de la energía E de un objeto cuántico y el intervalo de tiempo necesario para efectuar la medida. ∆E · ∆t ≥ h/4π. Esto hace que haya probabilidad.