Unidad 6C_narrada

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UNIDAD 6
ASTRONOMÍA – GEOFÍSICA – Univ. Nac. de San Juan
Conceptos de Ondas y Partículas
Ondas y Partículas : Hipótesis de de Broglie
Hacia fines del S.XIX, dos visiones de la física estaban en competencia
Naturaleza Ondulatoria de la Radiación EM
Experimentos de interferencia y difracción (Young, etc.
Teoría electromagnética de Maxwell y su verificación experimental (Hertz, 1889)
Ondas y Partículas : Hipótesis de de Broglie
Hacia fines del S.XIX, dos visiones de la física estaban en competencia
Naturaleza Ondulatoria de la Radiación EM
Experimentos de interferencia y difracción (Young, etc.
Teoría electromagnética de Maxwell y su verificación experimental (Hertz, 1889)
Espectro de radiación del cuerpo negro
Efecto fotoeléctrico
Espectro continuo de rayos X
Efecto Compton
Naturaleza Corpuscular de la Radiación EM
Ondas y Partículas : Hipótesis de de Broglie
de Debroglie sugiere que la naturaleza dual (onda–partícula) de la radiación EM puede extenderse a partículas materiales como los electrones 
Louis de Debroglie (1924)
Para la materia, lo mismo que para la radiación, la energía total y momento de la entidad está relacionada con la frecuencia o long. de onda de la onda asociada a su movimiento por
Ondas y Partículas : Hipótesis de de Broglie
de Debroglie sugiere que la naturaleza dual (onda–partícula) de la radiación EM puede extenderse a partículas materiales como los electrones 
longitud de onda de de Broglie asociada a la partícula material
Louis de Debroglie (1924)
Para la materia, lo mismo que para la radiación, la energía total y momento de la entidad está relacionada con la frecuencia o long. de onda de la onda asociada a su movimiento por
Ondas y Partículas : Hipótesis de de Broglie
de Debroglie sugiere que la naturaleza dual (onda–partícula) de la radiación EM puede extenderse a partículas materiales como los electrones 
longitud de onda de de Broglie asociada a la partícula material
Relación de Debroglie
Louis de Debroglie (1924)
Para la materia, lo mismo que para la radiación, la energía total y momento de la entidad está relacionada con la frecuencia o long. de onda de la onda asociada a su movimiento por
Predice la long. de onda de la onda material asociada con el movimiento de la partícula material con cant. de movimiento p
Rayos X y su Difracción
Haga & Wind (1899) observan un ligero ensanchamiento de un haz de rayos X (cuya naturaleza era desconocida) al pasar por rendijas de ancho . Atribuyen esto a la difracción y estiman que la long. de onda típica de los rayos X es 
Rayos X y su Difracción
Haga & Wind (1899) observan un ligero ensanchamiento de un haz de rayos X (cuya naturaleza era desconocida) al pasar por rendijas de ancho . Atribuyen esto a la difracción y estiman que la long. de onda típica de los rayos X es 
patrón de Laue
von Laue (1912) sugiere que al ser atravesados por rayos X, los solidos cristalinos se comportan como redes de difracción 3D 
Sus experimentos confirman entonces que
los rayos X se comportaban como ondas EM
los átomos de un cristal están distribuidos en una red regular
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Rayos X y su Difracción
Haga & Wind (1899) observan un ligero ensanchamiento de un haz de rayos X (cuya naturaleza era desconocida) al pasar por rendijas de ancho . Atribuyen esto a la difracción y estiman que la long. de onda típica de los rayos X es 
patrón de Laue
von Laue (1912) sugiere que al ser atravesados por rayos X, los solidos cristalinos se comportan como redes de difracción 3D 
Sus experimentos confirman entonces que
los rayos X se comportaban como ondas EM
los átomos de un cristal están distribuidos en una red regular
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Bragg (1912) consideró la interferencia de rayos X como el producto de su dispersión por series de planos paralelos de átomos  planos de Bragg
planos de Bragg de NaCl
Rayos X y su Difracción
Las ondas procedentes de los átomos ubicados en dos planos sucesivos tienen una diferencia de caminos 
Rayos X y su Difracción
condición de Bragg
Las ondas procedentes de los átomos ubicados en dos planos sucesivos tienen una diferencia de caminos 
Interferencia constructiva cuando las ondas estén en fase
Rayos X y su Difracción
condición de Bragg
Las ondas procedentes de los átomos ubicados en dos planos sucesivos tienen una diferencia de caminos 
Interferencia constructiva cuando las ondas estén en fase
El cristal se rota lentamente hasta obtener una reflexión fuerte  se cumple la condición de Bragg
Espectrómetro de Bragg
Si conozco el espaciado d  la intensidad de la onda dispersada en función del ángulo da la distribución de longitudes de onda en el haz de rayos X incidentes
Si conozco la long. de onda de los rayos X  se puede obtener información respecto a la estructura de los cristales
Difracción de la Materia
Hipótesis de de Broglie  partículas materiales (e-, p+, etc.) deben mostrar patrones de difracción similares a los de rayos X 
¿Qué long. de onda de de Broglie tendrá un e- (moviéndose a velocidades no relativistas) acelerado por un V?
Difracción de la Materia
Hipótesis de de Broglie  partículas materiales (e-, p+, etc.) deben mostrar patrones de difracción similares a los de rayos X 
¿Qué long. de onda de de Broglie tendrá un e- (moviéndose a velocidades no relativistas) acelerado por un V?
 
Luego, para un voltaje típico de 150V  , es decir, podría causar difracción en los e- empleando un cristal cuya estructura atómica tenga dicho espaciado entre planos de Bragg 
Difracción de la Materia
Davisson & Germer (1925) realizaron el primer experimento exitoso en detectar la dispersión de electrones 
Difracción de la Materia
Davisson & Germer (1925) realizaron el primer experimento exitoso en detectar la dispersión de electrones 
Difracción de la Materia
Davisson & Germer (1925) realizaron el primer experimento exitoso en detectar la dispersión de electrones 
Para e- de 54 eV encontraron un máximo de intensidad a y mínimos a otros ángulos  los e- viajaban como ondas !
Aquí es la separación entre planos de Bragg. Para relacionar con la separación interatómica  
Difracción de la Materia
Davisson & Germer (1925) realizaron el primer experimento exitoso en detectar la dispersión de electrones 
Para e- de 54 eV encontraron un máximo de intensidad a y mínimos a otros ángulos  los e- viajaban como ondas !
Aquí es la separación entre planos de Bragg. Para relacionar con la separación interatómica  
Para un cristal con y el 1er orden de difracción ()  
Difracción de la Materia
Davisson & Germer (1925) realizaron el primer experimento exitoso en detectar la dispersión de electrones 
Para e- de 54 eV encontraron un máximo de intensidad a y mínimos a otros ángulos  los e- viajaban como ondas !
Aquí es la separación entre planos de Bragg. Para relacionar con la separación interatómica  
Para un cristal con y el 1er orden de difracción ()  
Usando la relacion de de Broglie para un e- de 54 eV 
 
Difracción de la Materia
Davisson & Germer (1925) realizaron el primer experimento exitoso en detectar la dispersión de electrones 
Para e- de 54 eV encontraron un máximo de intensidad a y mínimos a otros ángulos  los e- viajaban como ondas !
Aquí es la separación entre planos de Bragg. Para relacionar con la separación interatómica  
Para un cristal con y el 1er orden de difracción ()  
Usando la relacion de de Broglie para un e- de 54 eV 
 
casi iguales !
El experimento de Davisson & Germer confirma la naturaleza ondulatoria de los e-
Resumen de Experimentos
Experimento de Laue 
Difracción de rayos X por un cristal de NaCl
Experimento de Laue 
Difracción de neutrones por un cristal de NaCl
Experimento de Debye & Scherrer 
Difracción de rayos X por cristales de óxido de circonio
Difracción de electrones por cristales de oro
Experimento de Debye & ScherrerRayos X
Materia
Reflexión de longitudes de onda específicas en un espectro continuo proveniente de la red regular de planos atómicos de un solo cristal
Transmisión de una longitud de onda fija a través de un aglomerado de cristales pequeños orientados al azar
Lavf58.12.100