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Presentaci

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La siguiente presentaci n se concibe como un complemento a lo que los alumnos de 6 a o estudien sobre Cu ntica, en la bibliograf a del curso. – PowerPoint PPT presentation

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Title: Presentaci


1
La siguiente presentación se concibe como un
complemento a lo que los alumnos de 6º año
estudien sobre Cuántica, en la bibliografía del
curso. Posteriormente, en caso de que esta
actividad se evalúe en forma positiva, usaría
otra presentación para el tema Relatividad, por
eso el título refiere al Siglo XX. Me pareció
útil incluir simulaciones, que contribuyeran a la
modelización y comprensión del fenómeno.
Comenzarían a trabajar con ella en forma
domiciliaria, de manera individual o con
compañeros, y luego se continuaría en clase, todo
el grupo junto. Saludos, Estela pd la fuente
usada es Kristen ITC
2
Dorado y loco Siglo XX
Profa. Estela Pereyra, 2012
3
  • La Física a finales del siglo XIX....
  • Se había verificado que la energía se transforma
    y se conserva.
  • El movimiento de las partículas podía describirse
    con las leyes de Newton, las que junto a su la
    ley de Gravitación Universal, permitían entender
    el movimiento de los astros.
  • Los fenómenos electromagnéticos eran explicados
    con la teoría de Maxwell (síntesis de las leyes
    del electromagnetismo).
  • Sonido, luz y radiaciones electromagnéticas eran
    ondas. Electrones, protones, etc, eran partícula
  • Ondas y Partículas se comportaban diferente.
  • En su conjunto, el mundo material se consideraba
  • un lugar muy lógico y comprensible,
  • del que se conocían sus leyes básicas
  • Se pensaba que..... no quedaba nada por hacer ?

4
En el siglo XX nacen, concebidas por jóvenes
geniales, dos teorías que sacudieron (....y
sacuden aún) nuestra manera de entender
el mundo la Física Cuántica y la Teoría de la
Relatividad.
Explicar algunos hechos experimentales, como el
efecto fotoeléctrico, provocaron la crisis del
modelo ondulatorio de la luz.
La física clásica, la de nuestro sentido común,
que nos permitía entender fácilmente que la
velocidad de Juan observada por Anita (10km/h) no
es la misma que percibe Miguel (15km/h), también
se tambalea... si Juan se estuviera desplazando a
la velocidad de la luz.!!
Empezamos a escuchar ideas como todo es
relativo, todo es incierto, el tiempo se
dilata, la longitud se contrae, la masa
depende de la velocidad, masa y energía son
equivalentes ...y comienza el desarrollo de la
Física Nuclear y la Electrónica ?
5
La energía está cuantizada
Max Planck (1858-1947), propuso en 1900 una idea
con relación a la energía, que sería el punto de
partida de la Mecánica Cuántica que la energía
no se emite de forma continua, sino que, por el
contrario se emitía, propagaba y absorbía, de
forma discontinua en cantidades discretas. A cada
uno de estos paquetes de energía les llamó
cuanto (fotones)... y no son todos
iguales! Para él este concepto fue un recurso
matemático... para que le cerraran las cuentas,
no imaginó su impacto posterior!!!
Efotón h . f
h6,63,10-34J.s
f frecuencia
Profa. Estela Pereyra
6
Einstein recoge la propuesta de Planck (...la
energía está cuantizada, en cantidades variables,
llamadas cuantos o fotones), para su explicación
del efecto fotoeléctrico.
QUÉ ES EL EFECTO FOTOELÉCTRICO?
El efecto fotoeléctrico consiste en la emisión de
electrones por parte de un metal cuando se hace
incidir sobre él una radiación electromagnética (e
n general luz visible o ultravioleta). El efecto
fotoeléctrico fue uno de los primeros efectos
físicos que puso de manifiesto la dualidad
onda-corpúsculo característica de la mecánica
cuántica. La luz viaja, se propaga, como una
onda, pero interactúa con la materia
comportándose como compuesta por paquetes de
energía, llamados fotones.
7
Otra imagen ? qué diferencias tiene con la
anterior?
8
OjO Este efecto no se produce siempre! La
energía del fotón (por su frecuencia) puede no
ser suficiente para realizar el trabajo de
extraer al electrón del metal (trabajo que varía
según el metal). Analiza
EFECTO FOTOELÉCTRICO Análisis cuantitativo Einstei
n, 1905
Ej Una cadena de plata libera electrones
mientras su dueña pasea al sol por el
Prado? Considera que el trabajo de extracción de
la plata es de 4,26eV y que la longitud de onda
promedio de la luz solar es de 600nm.
EFOTÓN Trabajo de Extracción Ec del electrón
EFOTÓN Wextr. Ec
9
Una aplicación del EFECTO FOTOELÉCTRICO
10
Algunas más ?
11
Las ONDAS MATERIALES
mmm... Si ahora resulta que la luz se puede
comportar como las partículas....podrán las
partículas portarse como las ondas?
En 1924, De Broglie dijo SÍ, cualquier
partícula, como por ejemplo un electrón, en
determinados experimentos puede
comportarse....como una onda!!! Nacieron las
ONDAS MATERIALES. A cada partícula material le
corresponde una onda asociada, de longitud de
onda
Ej Cuál es la longitud de la onda asociada a un
electrón (9,1.10-31kg) que se mueva a
5,0.106m/s? Y la de un camión de 4,0 Toneladas a
36km/h? OjO si esto es cierto, debería poder
observarse interferencia y difracción de
partículas...mira
12
De Broglie, hablaba de ondas viajeras o
estacionarias?
13
ElectrónOnda Aplicación...Microscopio
Electrónico
14
PRINCIPIO DE INDETERMINACIÓN
Heisenberg, en 1927, teniendo en cuenta el
carácter dual de la materia, descubrió que era
imposible medir simultáneamente algunas
magnitudes de un sistema. De hecho, el propio
acto de medir ya modifica el sistema que estamos
midiendo.
Supongamos que queremos conocer posición y
velocidad de un electrón. Para poder verlo
tendría que chocar con él un fotón de
luz.....pero esto provocaría un cambio en su
velocidad! Es imposible medir simultáneamente y
con precisión la posición y la cantidad de
movimiento (pmasa.velocidad) de una partícula
La incertidumbre en la medida cumplirá siempre
que
A partir de ahora se reconoce una limitación, una
indeterminación en la propia Naturaleza. Las
incertidumbres ya no dependen sólo del método
de medida, sino también del tamaño del sistema a
medir.
15
Formalización matemática de la teoría cuántica
la ecuación de SCHRÖDINGER
Un modelo adquiere el estatus de Teoría recién
cuando logra un soporte matemático, una ecuación
que lo sustenta, como por ej. Fnm.a de Newton.
Erwin Schrödinger desarrolló, en 1926, la
ecuación de la mecánica cuántica, uno de los
mayores logros del pensamiento del siglo XX. Él
imaginó a cada partícula como resultado
estacionario de una superposición de ondas. Su
ecuación describe la PROBABILIDAD de encontrar a
la partícula en una región.
Sin pretender usarla en este curso... En una
dimensión, la ecuación de Schrödinger es
Comienza la aplicación de la Probabilidad y la
Estadística en Física
16
Profa. Estela Pereyra
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