Diferencia entre revisiones de «12. Física cuántica.»

A finales del siglo XIX se tenia una imagen del universo que parecía concluyente: las Leyes de Newton rigen el movimiento de los cuerpos, la luz tiene naturaleza ondulatoria y la materia esta formada por partículas. Sin embargo, pronto se vio que la imagen real del universo es bastante mas compleja. Los trabajos de Planck, Bohr, Einstein y otros científicos proporcionaron una nueva imagen de la naturaleza.

Dada dicha complejidad, las leyes de la física clásica no son validas en sistemas microscópicos como el átomo, y hay que sustituirlas por la física cuántica. Sin embargo, siempre que las unidades sean mucho mas grandes que el átomo y mucho menores que la velocidad de la luz, la física clásica sigue siendo valida.

Radiación térmica. Teoría de Planck

Se llama radiación térmica de un cuerpo a la energía electromagnética que emite debido a su temperatura. Cualquier cuerpo, cuando se calienta, irradia energía.

La longitud de onda de dicha emisión decrece a medida que se aumenta la temperatura, y en consecuencia, aumenta la frecuencia de la radiación emitida..

Se conoce como cuerpo negro aquel que es capaz de absorber todas las radiaciones que llegan a el, y por lo tanto, de emitir todas las longitudes de onda.

La radiación de un cuerpo negro sigue las siguientes leyes experimentales:

• Ley de Wien: la longitud de onda, para la cual la intensidad es máxima, disminuye al aumentar la temperatura. La Ley de Wien permite determinar la temperatura de la superficie de las estrellas y los cambios de color que experimenta cualquier otro cuerpo, según sea su temperatura.

• Ley de Stefan-Boltzmann: la energía total emitida por un cuerpo negro, por unidad de superficie y por unidad de tiempo, o intensidad de radiación, a una temperatura determinada, es directamente proporcional a la cuarta potencia de su temperatura absoluta.

Hipótesis de Planck

Como los resultados experimentales no podían explicarse mediante la teoría clásica, era necesario buscar una nueva interpretación- Fue Max Planck quien sentó las bases de una nueva teoría, la Teoría Cuántica.

La energia mitida por un cuerpo negro no es cintinua, sino discontinua, formada por cuantos, paquetes, de energia de frecuencia determinada. La energia de un cuanto viene dada por [math]\displaystyle{ E=hf }[/math], donde f es la frecuencia emitida, y h es la constante de Planck, [math]\displaystyle{ h=6,63\cdot 10^{-34} J\cdot s }[/math].

Planck supuso que los atomos se comportan como osciladores, que cada uno oscila con una frecuencia dada y que absorven o emiten energia en una cantidad que depende de su frecuencia de oscilacion.