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Presentaci

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1 metro. Escala humana. Un paseo por el Universo a gran escala. 10 m. Escala humana. 100 m ... Tama o t pico de la distancia recorrida por la Tierra en cuatro d as ... – PowerPoint PPT presentation

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Title: Presentaci


1
Desvelando el Universo
Del microcosmos al macrocosmos
2
UNIVERSIDAD PARA LOS MAYORES
Desvelando el Universo (del microcosmos al
macrocosmos)
Tema 3 Física Cuántica
Antonio López Maroto Departamento de Física
Teórica I
(20 de marzo de 2012)
3
Tema 0 Introducción Tema 1 La visión del mundo
previa al siglo XX Tema 2 Relatividad
Especial Tema 3 Física Cuántica Tema 4
Gravitación y Cosmología Tema 5 Física atómica y
nuclear Tema 6 Física de partículas Actividad
Complementaria El mundo de las partículas y los
aceleradores Tema 7 Historia de la Astronomía y
Astronomía básica Tema 8 Los instrumentos del
astrónomo Tema 9 El trabajo del astrónomo
profesional Tema 10 El Sistema Solar Actividad
Complementaria Visita al Observatorio UCM Tema
11 Las estrellas Tema 12 El medio interestelar
y la Vía Láctea Tema 13 Las galaxias Tema 14
Cosmología observacional
PROGRAMA Curso 2012
4
Las limitaciones de la Física Clásica
FÍSICA CLÁSICA
 
Relatividad Especial
Velocidades pequeñas v ltlt c
 
Tamaños grandes
Física Cuántica
 
Relatividad General
Campos gravitatorios débiles
5
1 m
Un paseo por el microcosmos
Escala humana
6
0.1 m 10 cm
Tamaño típico de un hoja o una mano
106
7
0.01 m 1 cm
106
Tamaño típico de un insecto
8
0.001 m 1 milímetro
Tamaño típico del ojo de un insecto
9
0,000.1 m 0.1 milímetros
10
0,000.01 m 10 micras
Tamaño típico de un linfocito
11
0,000.001 m 1 micra
Tamaño típico de un cromosoma
12
0,000.000.1 m 0.1 micras
Detalle de un cromosoma
13
0,000.000.01 m 100 angstrom
Tamaño típico del grosor de una molécula de DNA
14
0,000.000.001 m 10 angstrom 1 nanómetro
Tamaño típico de una molécula Escala de la
nanotecnología
15
0,000.000.000.1 m 1 angstrom
Tamaño típico de un átomo
16
0,000.000.000.01 m 0,1 angstrom
17
0,000.000.000.001 m 1 picómetro
18
0,000.000.000.000.1 m 0,1 picómetro
19
0,000.000.000.000.01 m 10 fermi
Tamaño típico de un núcleo atómico
20
0,000.000.000.000.001 m 1 fermi
Tamaño típico de un nucleón
21
0,000.000.000.000.000.1 m 0,1 fermi
22
(No Transcript)
23
La Física Clásica materia y luz
Mecánica de Newton Materia (partículas)
Electromagnetismo de Maxwell Luz (ondas)
24
El electromagnetismo de Maxwell
- Describe los campos eléctricos y magnéticos
producidos por cargas y corrientes. - Predice la
existencia de ondas electromagnéticas
25
Ondas propiedades
26
Ondas electromagnéticas espectro
27
Ondas electromagnéticas espectro
28
Ondas interferencia
29
Ondas interferencia
30
El determinismo de la Física Clásica
Newton y Maxwell enunciaron de forma matemática
precisa las leyes de la mecánica clásica, el
electromagnetismo y la gravitación. Esta leyes
permitían predecir el movimiento de los cuerpos,
y la evolución de los campos electromagnéticos de
forma causal y determinista.
31
El determinismo de la Física Clásica
Este hecho llevó a Laplace a afirmar que si una
mente superior conociera exactamente las
posiciones y velocidades de todas las partículas
que constituyen el Universo, y tuviera una
capacidad de cálculo suficiente, podría alcanzar
a saber con toda precisión cada detalle de la
evolución futura del Universo.
32
Luz y materia ondas o partículas?
Materia
Luz
33
La Mecánica Cuántica
a) Propiedades corpusculares de la radiación b)
Propiedades ondulatorias de la materia c)
Principio de indeterminación de Heisenberg d)
Interpretación probabilística de la función de
onda e) Relatividad y teoría cuántica el vacío
cuántico
Bohr
Dirac
Heisenberg
Schrödinger
Planck
34
La radiación del cuerpo negro Planck (1900)
Cuantos de energía
Planck
35
El efecto fotoeléctrico Einstein (1905)
Einstein
36
(No Transcript)
37
El modelo atómico de Bohr (1916)
Bohr
38
El modelo atómico de Bohr (1916)
Bohr
Ondas de materia de Broglie
39
El modelo atómico de Bohr
40
El experimento de la doble rendija
http//www.youtube.com/watch?vatYFsSksGa0feature
fvwrel
41
La dualidad onda-partícula
Según la mecánica cuántica no hay diferencias
fundamentales entre partículas y ondas las
partículas pueden comportarse como ondas y
viceversa. (Stephen Hawking, 2001)
42
La ecuación de Schrödinger (1925)
E. Schrödinger
Toda la información sobre el sistema físico
está contenida en la función de onda y
43
La interpretación probabilística de la Mecánica
Cuántica
La posición de la partícula está esencialmente
indeterminada!
44
Mecánica Clásica vs. Mecánica Cuántica
45
El principio de indeterminación de Heisenberg
(1927)
W. Heisenberg
46
Partícula en una caja función de onda
47
El efecto túnel
48
Átomo de hidrógeno función de onda
Solamente existen soluciones para valores
discretos de la energía y del momento angular
n 0, 1, 2, 3... l s, p, d, f
49
El gato de Schrödinger
Mientras la caja no se abra (si no se realiza
una medida), el gato permanece en un estado
superposición de vivo y muerto
Sólo cuando se abre la caja (se realiza la
medida), el sistema decide si el gato está vivo
o muerto
50
El gato de Schrödinger múltiples universos
51
M. Born
A. Einstein
Dios no juega a los dados con el Universo
(Albert Einstein)
"Tú crees en un Dios que juega a los dados y yo
creo en una ley y un orden completos en un mundo
que existe objetivamente
52
Relatividad y Mecánica Cuántica
Equivalencia masa-energía
Principio de indeterminación
El vacío está poblado de pares partícula-antipartí
cula que se crean y aniquilan continuamente
53
Física Cuántica conclusiones
A pequeñas escalas no hay diferencias
fundamentales entre partículas y ondas. Las
partículas pueden comportarse como ondas y
viceversa
La energía y otras magnitudes físicas están
cuantizadas
Las magnitudes físicas sólo pueden determinarse
probabilísticamente
Existe una limitación fundamental a la
información que podemos conocer de la Naturaleza
principio de incertidumbre
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