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Fundamentos de la Mecánica Cuántica
Tercera Sesión Fundamentos de la Mecánica Cuántica
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Fundamentos de Mecánica Cuántica
Naturaleza de la radiación electromagnética. Hipótesis de De Broglie. Principio de Incertidumbre. Ecuación de Schrödinger
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Naturaleza de la radiación electromagnética
Parámetros característicos de las ondas. Espectro electromagnético. Espectros de absorción y de emisión del átomo de Hidrógeno. Radiación de un cuerpo negro. Efecto fotoeléctrico.
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Ondas
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Características de las ondas
Pueden propagar energía a distancia Requieren de un medio para desplazarse Se desplazan en el medio pero no lo desplazan como un todo Sus propiedades (en particular la velocidad) dependen del medio y no de la causa que originó la onda o que la provocó
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Parámetros característicos de las ondas
Longitud de onda () Distancia entre crestas o valles consecutivos en ondas periódicas, o en general entre dos puntos idénticos de la onda Las unidades con que se mide son unidades de longitud: [cm] o [Ǻ]
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Parámetros característicos de las ondas (2)
Frecuencia () Número de longitudes de onda que pasan por un punto en un segundo. Unidades: [s-1] A veces llamadas ciclos por segundo.
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Una ecuación de las ondas
[cm] [s-1] [cms-1] Velocidad (v) v =
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Velocidad Si el medio es muy denso, la onda viaja rápido.
Si el medio es poco denso, la onda viaja despacio.
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Ondas electromagnéticas
Generan su propio medio (un campo electromagnético)
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Ondas electromagnéticas (2)
Por tanto, siempre viajan a la misma velocidad (en el vacío) “c” c = · c es una constante c = 299 792 458 ms-1 c ~ 3 x 1010 cms-1
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Ondas electromagnéticas (2)
Para describir a las ondas electromagnéticas basta con conocer uno de los parámetros ( o ) y la constante de proporcionalidad es c
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¿Cuál es la longitud de onda de una onda electromagnética de frecuencia 6.24 x 1013 s-1?
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Número de onda Inverso de la longitud de onda
y sus unidades son [cm-1]
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Espectro electromagnético
Es una clasificación de las ondas de acuerdo a su frecuencia (o longitud de onda)
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Región visible
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Compara las radiaciones de radio de frecuencia modulada con las de la luz visible en cuanto a frecuencia, velocidad, longitud de onda y número de onda.
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Espectros de Absorción y Emisión
Gustav Robert Kirchoff (sentado) y Robert Wilhelm Bunsen (parado) Alrededor de 1859
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Espectroscopio
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Espectroscopio (Esquema)
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Espectros de Emisión de los Átomos
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Espectros de Emisión de los Átomos (2)
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Espectros de Absorción y Emisión del Átomo de Hidrógeno
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Los átomos de Bario excitados emiten una radiación de 455 nm
Los átomos de Bario excitados emiten una radiación de 455 nm. ¿Cuál es la frecuencia y cuál el color de esa radiación?
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Radiación de un Cuerpo Negro
Antes de 1900, se trataba a la luz como una simple onda electromagnética En las ondas electromagnéticas la energía es proporcional a la amplitud de la onda eléctrica más la amplitud de la onda magnética E (AE2 + AH2) (intensidad luminosa) 29
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Radiación de un Cuerpo Negro (2)
E (AE2 + AH2) Nótese que la energía de una onda electromagnética tiene que ver con la intensidad y no con la frecuencia 30
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Radiación de un Cuerpo Negro (3)
Un cuerpo negro es un objeto (ideal) capaz de absorber todas las radiaciones del espectro electromagnético. ¿Cómo simular un cuerpo negro? 31
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Radiación de un Cuerpo Negro (4)
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Radiación de un Cuerpo Negro (5)
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Radiación de un Cuerpo Negro (6)
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Radiación de un Cuerpo Negro (7)
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Max Plank (1858-1947) Premio Nóbel en 1918.
En 1900, desechando el Principio de Equipartición de la Energía de la Termodinámica clásica, propuso que la energía era proporcional a la frecuencia de la radiación y ¡no a su intensidad! 36
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Cuantización de la Energía
E = h h – constante de Planck h = 6.62 x ergseg 37
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