Universidad Nacional de Colombia
Departamento de Ingeniería Química y
Ambiental
Curso de Física III
W. Esteban Bautista Triana 244105 G8N5
Luis F. Hernández Villa 244137 G7N11
Antecedentes
De Broglie se basó en los Conoce
fenómenos observados mas
en el Efecto fotoeléctrico,
desarrollado por Albert
Einstein.
Para explicarlo Einstein
proponía
que
en
determinados procesos
las
ondas
electromagnéticas
que
forman
la
luz
se
comportan
como
partículas.
donde es la frecuencia de la onda
luminosa y la constante de Planck
Fuente: http://es.youtube.com/watch?v=DSEKwLDq3ug
Proceso de desarrollo de ideas
Fuente: http://www.astrocosmo.cl/anexos/h-l_%20broglie.htm
Idea Innovadora
El físico teórico francés De Broglie se preguntó que
por qué no podría ser de manera inversa, es decir,
que una partícula material pudiese mostrar el
mismo comportamiento que una onda.
“Toda la materia presenta características tanto ondulatorias
como corpusculares comportándose de uno u otro modo
dependiendo del experimento específico.”
Longitud de onda de De Broglie
El científico francés Louis De Broglie,
propuso la teoría de asociar una longitud de
onda (Onda no electromagnética) a las
partículas que poseían una cantidad de
movimiento (p = m*v)
h es la constante de Max Planck=
6,63 * 10(-34) J-s
m es la masa de la partícula
v es la velocidad de la partícula
( Dieppe, Francia, 15 Agosto de 1892
- † Paris, Francia, 19 Marzo de 1987).
La función de onda puede ser descrita como una línea matemática
ampliada. Ella guía el movimiento de las partículas en mecánica
cuántica, en el mismo sentido que las trayectorias lineales guían el
movimiento de las partículas en la mecánica clásica.
Fuente:
http://www.geocities.com/fisica_que/Nacimiento.html
http://es.wikipedia.org/wiki/Hip%C3%B3tesis_de_De_Broglie#De_Broglie
Ejemplo
Un electrón con una energía de 13,6 eV, que concierne a la de
enlace de n = 1 electrón en el hidrógeno, y corresponde a la
energía típica de los electrones en los átomos. Esta energía
es pequeña comparada con la masa del resto del electrón,
así que podemos calcular el momento clásico:
en que substituyendo K = 13.6 eV, encontramos una longitud
de onda de De Broglie de 0,33 nm = 3,3 ángstrom. Se trata
de una cifra pequeña, pero en relación a las dimensiones
atómicas es detectable y medible.
Fuente: http://www.astrocosmo.cl/anexos/h-l_%20broglie.htm
Comprobación práctica
Clinton Joseph Davisson &
Lester Halbert Germer
George Paget Thomson
Universidad de Aberdeen, Escocia Laboratorios Bell
• hizo pasar un haz de electrones • hicieron pasar un haz de
a través de una delgada capa
electrones a través de una
de metal y observó los
rejilla cristalina y reportaron
patrones de interferencia
patrones predichos por De
predichos por De Broglie.
Broglie
Fenómeno de difracción
de electrones (Fenomeno
propio de ondas)
Diseño del experimento
Se encontraron patrones de
difracción, reflexión e interferencia
con las partículas (e-) – Como lo
había predicho De Broglie -.
Rayos X
E
V.ac
Filamento de Tungsteno (W)
Electrones acelerados por
un campo eléctrico.
Colimador de
partículas
Cámara de vacio
Fuente grande
de voltaje.
Lo que se puede ver con el experimento
LEY PROPUESTA POR
Georg Simon Ohm
James Prescott Joule
FENÓMENO OBSERVADO
Un Voltaje (V) y una Resistencia (R)
generan una corriente (I) V = I*R
El flujo de corriente electrica a través de
una resistencia produce calor Q = I * R *t
Owen Willans Richardson
la densidad de corriente emitida se
relaciona con la temperatura según la
ecuación: J = AT2e( − W / kT)
Charles-Augustin de Coulomb
El voltaje en un medio donde actúa un
campo eléctrico constante, esta dado
por el campo y la distancia. E=V/D
Isaac Newton
La fuerza que actúa sobre un cuerpo es
directamente proporcional al producto
de su masa y su aceleración F = m*a
Continuación del Conocimiento
•
Louis de Broglie se atrevió a proponer que si bajo ciertas condiciones la luz
manifestaba un carácter corpuscular era esperable que las partículas, en ciertas
circunstancias, manifestaran un carácter ondulatorio. Nació así la idea de las
ondas de materia
•
A partir de allí, Heisenberg en 1925 formuló una teoría, la mecánica cuántica,
basada exclusivamente en magnitudes observables. Y debido a los conceptos
introducidos po De Broglie, La trayectoria del electrón en el átomo pasó a ser un
concepto obsoleto e inútil. La nueva mecánica cuántica tenía una cualidad
fundamental: sus predicciones eran probabilistas. La física aceptaba, por primera
vez, al indeterminismo como una propiedad esencial de la naturaleza.
Dx: Incertidumbre en la posición.
Dp: Incertidumbre en la cantidad de
movimiento.
h: Constante de Planck / 2 pi.
En 1927 Heisenberg demostró que su
teoría (o la equivalente propuesta por
Schrödinger en 1926) obedecía el
principio de incertidumbre: cuanto mayor
es la precisión. con que se conoce la
posición.de una partícula, menor será la
precisión con que se puede conocer su
velocidad (y viceversa).
Werner Karl Heisenberg
Heisenberg ,un físico de 20 años, expreso
que su carrera comenzó en un encuentro
con Bohr donde este le dijo que los átomos
no eran cosas. Entonces Heisenberg se
preguntaba ¿de qué sirve hablar de
trayectorias invisibles para electrones que
se desplazan dentro de átomos también
invisibles?
(Wurzburgo, Alemania, 5
Diciembre de 1901 –
Múnich, 1 de Febrero de
1976). Físico alemán.
Fuente: http://www.astromia.com/biografias/heisenberg.htm
Idea Innovadora
“La trayectoria existe desde el momento en que la
observamos.” En otras palabras: No es posible
conocer el valor de las magnitudes físicas que
describen a la partícula antes de ser medidas.
Por lo tanto es falso asignarle una trayectoria a
una partícula. Todo lo más que podemos es
decir que hay una determinada probabilidad
de que la partícula se encuentre en una
posición más o menos determinada.
Además, medir requiere de una interacción de dos sistemas: El de medición y el
que se mide, teniendo como resultado que no se pueda medir simultáneamente
y con infinita precisión un par de magnitudes conjugadas.
Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_indeterminaci%C3%B3n_de_Heisenberg
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