Física Cuantica Power Point - Arely Huerta Aguilar

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FENÓMENOS FÍSICOS DESCRITOS POR EL ENFOQUE CUÁNTICO
FENÓMENOS FÍSICOS DESCRITOS POR EL ENFOQUE CUÁNTICO
INDICE
Radiactividad
Hipótesis de Planck
Efecto fotoeléctrico. Teoría de Einstein
Espectros atómicos. Modelo atómico de Bohr
MECÁNICA CUÁNTICA
Principio de dualidad. Postulado de Broglie
Principio de Incertidumbre de Heisenberg
Ecuación de onda de Schrödinger
REFERENCIAS
FENÓMENOS FÍSICOS DESCRITOS POR EL ENFOQUE CUÁNTICO
La Teoría Cuántica es uno de los pilares fundamentales de la Física actual. Se trata de una teoría que reúne un formalismo matemático y conceptual, y recoge un conjunto de nuevas ideas introducidas a lo largo del primer tercio del siglo XX, para dar explicación a procesos cuya comprensión se hallaba en conflicto con las concepciones físicas vigentes.
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FENÓMENOS FÍSICOS DESCRITOS POR EL ENFOQUE CUÁNTICO
RADIACTIVIDAD
Definimos radiactividad como la emisión espontánea de partículas (alfa,beta,neutrón) o radiaciones (gama, captura K), o de ambas a la vez, procedentes de la desintegración de determinados nucleicos que las forman, por causa de un arreglo en su estructura interna.
La radiactividad puede ser natural o artificial.
FENÓMENOS FÍSICOS DESCRITOS POR EL ENFOQUE CUÁNTICO
RADIACTIVIDAD
En la radiactividad natural, la sustancia ya la posee en el estado natural. 
En la radiactividad artificial, la radiactividad le ha sido inducida por irradiación.
LEY DE KIRCHOFF
La ley de Kirchoff nos indica que todo elemento absorbe radiación en las mismas longitudes de la onda en las que la emite.
FENÓMENOS FÍSICOS DESCRITOS POR EL ENFOQUE CUÁNTICO
HIPÓTESIS DE PLANCK
Se llama radiación térmica a la energía electromagnética que emite un cuerpo debido a su temperatura. Un cuerpo negro es el que es capaz de absorber todas las radiaciones que llegan a él y por tanto de emitir todas las longitudes de onda. Al aplicar las teorías clásicas a la radiación de cuerpo negro se obtenía que debería emitir energía infinita (catástrofe ultravioleta). La física clásica preveía una curva teórica de la radiación emitida por el cuerpo negro que no coincidía en absoluto con la realidad.
FENÓMENOS FÍSICOS DESCRITOS POR EL ENFOQUE CUÁNTICO
HIPÓTESIS DE PLANCK
En 1900 Max Planck, intentando resolver el problema, afirma que la energía emitida por un cuerpo negro no es continua (como suponía la física clásica), sino discreta, formada por cuantos de energía de frecuencia determinada.
Hipótesis de Planck: Los cuerpos emiten o absorben energía en forma de paquetes o cuantos de energía. La energía de un cuanto viene dada por:
E = h . f
Donde f es la frecuencia de la radiación  y h es la constante de Planck, cuyo valor es:
h = 6,63.10-34 J.s
FENÓMENOS FÍSICOS DESCRITOS POR EL ENFOQUE CUÁNTICO
EFECTO FOTOELÉCTRICO. TEORÍA DE EINSTEIN
Se conoce como efecto fotoeléctrico a la emisión de electrones (fotoelectrones) por las superficies metálicas cuando se iluminan con luz de frecuencia adecuada.
Teoría cuántica de Einstein: Einstein explicó el efecto fotoeléctrico aplicando a la luz las ideas de Planck sobre la radiación térmica: la luz se propaga por el espacio transportando la energía en cuantos de luz, llamados fotones, cuya energía viene dada por la ecuación:
E = h ∙ f
Donde f es la frecuencia de la luz y h la constante de Planck. En la explicación dada por Einstein toda la energía del fotón se transmite a un electrón del metal. Cuando un fotón suficientemente energético choca con un electrón del metal, la energía del fotón se emplea en arrancar al electrón del metal y darle cierta energía cinética.
FENÓMENOS FÍSICOS DESCRITOS POR EL ENFOQUE CUÁNTICO
EFECTO FOTOELÉCTRICO. TEORÍA DE EINSTEIN
E = We + Ec
h ∙ f = h ∙ f0 + mv2/2
We es la energía mínima que el electrón necesita para escapar de la superficie del metal. Se denomina trabajo de extracción y su valor es característico de cada metal.
Si la energía del fotón E = h ∙ f < We = h ∙ f0 (f<f0) el electrón no escapa, no se produce efecto fotoeléctrico.
Si la energía del fotón E = h ∙ f = We = h ∙ f0 (f = f0) estamos en la frecuencia umbral, frecuencia mínima para arrancar al electrón del metal.
Si la energía del fotón E =h ∙ f > We = h ∙ f0 (f > f0) el electrón escapa del metal con una determinada velocidad, con una energía cinética determinada Ec.
FENÓMENOS FÍSICOS DESCRITOS POR EL ENFOQUE CUÁNTICO
ESPECTROS ATÓMICOS
Se comprueba experimentalmente que los átomos son capaces de emitir radiación electromagnética o absorberla al ser estimulados mediante calentamiento o radiación, respectivamente, pero sólo en algunas frecuencias. Estas frecuencias de emisión o absorción determinan una serie de líneas que recogidas en un diagrama reciben el nombre de espectros de de emisión o absorción del átomo correspondiente. Se trata de espectros discontinuos que son característicos para cada elemento, sirven para identificarlo.
FENÓMENOS FÍSICOS DESCRITOS POR EL ENFOQUE CUÁNTICO
MODELO ATÓMICO DE BOHR
Bohr se basó en el átomo de hidrógeno para realizar el modelo que lleva su nombre. Bohr intentaba realizar un modelo atómico capaz de explicar  los espectros de emisión y absorción discretos que se observan en los gases.
Postulados:
En un átomo el electrón sólo puede tener ciertos estados de movimiento definidos y estacionarios; en cada uno de ellos tiene una energía fija y determinada.
En cualquiera de esos estados el electrón se mueve describiendo órbitas circulares alrededor del núcleo. Sólo son posibles aquellas órbitas en que se cumple que el momento angular del electrón L en ellas es un múltiplo entero de h/2π
L = mrv = n . h/2π     n = 1,2,3…
Un electrón puede saltar de una órbita a otra absorbiendo (si va hacia una órbita más exterior) o emitiendo (en caso contrario) un cuanto de radiación electromagnética de energía igual a la diferencia existente entre los estados de partida y llegada de forma que:
Efotón = Ellegada - Epartida = hn
MECÁNICA CUÁNTICA
MECÁNICA CUÁNTICA
PRINCIPIO DE DUALIDAD
El principio de la dualidad descansa sobre el efecto fotoeléctrico, el cual plantea que la luz puede comportarse de dos maneras según las circunstancias:
1.- Luz como una Onda: esta es usada en la física clásica, sobre todo en óptica, donde los lentes y los espectros visibles requieres de su estudio a través de las propiedades de las ondas.
2.- Luz como Partícula: Usada sobre todo en física cuántica, según los estudios de Planck sobre la radiación del cuerpo negro, la materia absorbe energía electromagnética y luego la libera en forma de pequeños paquetes llamados fotones, estos cuantos de luz, tienen de igual manera una frecuencia, pero gracias a éstos, se pueden estudiar las propiedades del átomo.
MECÁNICA CUÁNTICA
POSTULADO DE BROGLIE
Experimentos en los que la luz y los electrones se comportaban como partículas condujeron al francés Louis De Broglie en 1924 a enunciar su famosa hipótesis de
La dualidad onda corpúsculo donde dice que cada partícula en movimiento lleva asociada una onda cuya longitud de onda viene dada por la ecuación:
λ = h/mv = h/p
Donde h es la constante de Planck y mv el momento lineal de la partícula en movimiento (p).
Los aspectos ondulatorios y de partícula no se pueden observar simultáneamente.
MECÁNICA CUÁNTICA
PRINCIPIO DE INCERTIDUMBRE DE HEISENBERG
Este principio afirma que es imposible medir simultáneamente de forma precisa la posición y el momento lineal de una partícula. 
En mecánica cuántica, la relación de indeterminación de Heisenberg o relación de incertidumbre de Heisenberg afirma que no se puede determinar, simultáneamente y con precisión arbitraria, ciertos pares de variables físicas, como son, por ejemplo, la posición y el momento lineal (cantidad de movimiento) de un objeto dado. 
En otras palabras, cuanta mayor certeza se busca en determinar la posición de una partícula, menos se conoce su cantidad de movimiento lineal.
Δx Δp = h/2π
h: constante de Planck
Δx: incertidumbre en la determinación de x
Δp: incertidumbre en la determinación de p
MECÁNICA CUÁNTICAECUACIÓN DE ONDE DA SCHRÖDINGER
En 1926 Erwin Schrödinger formula la ecuación de onda de Schrödinger, que describe el comportamiento y la energía de las partículas submicroscópicas.
Al resolver la ecuación de Schrödinger se obtiene una serie de funciones de onda denominadas orbitales, cuyo cuadrado es una medida de la probabilidad de hallar al electrón en cada punto del espacio y en cada instante. Esto significa que ya no tenemos órbitas exactas como las de Bohr, sino únicamente zonas del espacio donde es más probable hallar el electrón.