Tema : Dualismo onda-corpúsculo.

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1 Tema : Dualismo onda-corpúsculo

2 con carga positiva, los electrones están “empotrados” en la misma.
Los átomos son esferas con carga positiva, los electrones están “empotrados” en la misma. J.J Thomson -Estados estaciona- rios . E. Rutherford - Núcleo atómico con carga (+) alrededor del cual se mueven los electrones . N. Bohr

3 Efecto fotoeléctrico Efecto Compton
¿Qué fenómenos evidencian el carácter corpuscular de la luz? A. Einstein Efecto fotoeléctrico Arthur Compton Efecto Compton

4 Arthur Compton Físico estadounidense que fue galardonado con el Premio Nobel de Física en 1927 por su descubrimiento del efecto que lleva su nombre. El efecto Compton permitió confirmar que la radiación electro- magnética tiene propiedades corpusculares.

5 d  i  d < i Ef(d) < Ef(i) Efecto Compton:
Es el efecto de disminución de la frecuencia de la radiación dispersa- da por el choque con un electrón, respecto a la radiación incidente.

6 ¿El carácter dual es un comportamiento exclusivo de la luz?
Los fotones poseen masa, energía y cantidad de movimiento . h Pf = Ef = h f ¿El carácter dual es un comportamiento exclusivo de la luz?

7 " …Para ambas, materia y radiación,
Louis Victor de Broglie " …Para ambas, materia y radiación, es necesario introducir los conceptos de partícula y de onda a la vez….” - El dualismo no es solo un comportamiento de la luz, sino que tiene validez universal. La familia de Louis de Broglie (1892) perteneció a la nobleza desde los tiempos de Luis XIV. Aunque De Broglie inicialmente estudió literatura e historia, su hermano Maurice, quien era físico, le contagió su entusiasmo por la investigación de las leyes naturales. Maurice acababa de regresar del Primer Congreso Solvay )1911), financiado por el " rey de la sosa cáustica ", el belga Ernest Solvay y en el que tomaron parte todas las luminarias de la ciencia. Nernst, Poincaré, Langevin, Rutherford, Lorentz, Planck y Marie Curie están en primera fila de la fotografía y no es díficil reconocer a Einstein junto a ellos. Terminado el Congreso, Marie relató a Louis de Broglie los debates sobre el fotón y su naturaleza dual, de onda y partícula. De Broglie, ante los resultados de Compton, se preguntaba en la tesis doctoral que presentó en 1924 si acaso la inversa del efecto Compton sería cierta : si las ondas son partículas ¿ no serán ondas las partículas ? Al recibir el premio Nobel en 1929, Louis de Broglie diría : " Para ambas, materia y radiación, la luz en especial, es necesario introducir los conceptos de partícula y de onda a la vez. En otras palabras, se tiene que suponer siempre la existencia de partículas acompañadas por ondas.

8 Saber más La familia de Louis de Broglie (1892) perteneció a la nobleza desde los tiempos de Luis XIV. Aunque De Broglie inicialmente estudió literatura e historia, su hermano Maurice, quien era físico, le contagió su entusiasmo por la investigación de las leyes naturales. Maurice acababa de regresar del Primer Congreso Solvay )1911), financiado por el " rey de la sosa cáustica ", el belga Ernest Solvay y en el que tomaron parte todas las luminarias de la ciencia. Nernst, Poincaré, Langevin, Rutherford, Lorentz, Planck y Marie Curie están en primera fila de la fotografía y no es díficil reconocer a Einstein junto a ellos. Terminado el Congreso, Marie relató a Louis de Broglie los debates sobre el fotón y su naturaleza dual, de onda y partícula. De Broglie, ante los resultados de Compton, se preguntaba en la tesis doctoral que presentó en 1924 si acaso la inversa del efecto Compton sería cierta : si las ondas son partículas ¿no serán ondas las partículas ? Al recibir el premio Nobel en 1929, Louis de Broglie diría : " Para ambas, materia y radiación, la luz en especial, es necesario introducir los conceptos de partícula y de onda a la vez. En otras palabras, se tiene que suponer siempre la existencia de partículas acompañadas por ondas.

9 Si la longitud de onda de los fotones esta relacionada con su cantidad de movimiento:
P h  = h f = por analogía : Pf e  longitud de onda electrón = h mv Pe  cantidad de movimiento del electrón e e e e

10 ve = 1,4·108 m/s h e = = 5·10-12 m meve poder ∆y→ resolutivo
Microscópico electrónico ∆ymic.elect. = 6·10-11 m ∆yópt. = 3·10-7 m Microscópico óptico

11 ¡Con el microscópio electrónico se pueden observar objetos cuyas dimensiones sean de 6·10-11 m!
Esta microfoto electrónica de transmisión coloreada muestra un bacteriófago T4, un virus que sólo infecta a las bacterias.

12 Obtuvieron no sólo la reflexión de electrones, sino también
Cañón de electrones detector Cristal de niquel Clinton Davisson Lester Germer Clinton Davisson ( ) y George Thomson ( ), este último hijo de J. J. Thomson, descubridor del electrón, compartieron en 1937 el premio Nobel de Física por sus estudios de la difracción de electrones. Fue este un caso más en la historia de la ciencia en que se realizaron descubrimientos simultánea e independientemente. Y, también en el caso de Davisson, uno de esos descubrimientos "por accidente". Davisson, a quien vemos en la foto con su colega Lester Germer, estudiaba la reflexión de electrones por un blanco de níquel con el dispositivo que aquí se muestra. El experimento lo realizaban al vacío, dentro de un tubo. El tubo se dañó y el aire penetró en él, oxidando la muestra de níquel. Para limpiar el blanco, los físicos lo recalentaron, recristalizándolo. Poco después obtuvieron no sólo reflexión de electrones, ¡sino también difracción de partículas! Obtuvieron no sólo la reflexión de electrones, sino también ¡su difracción!

13 Clinton Davisson ( ) y George Thomson ( ), este último hijo de J. J. Thomson, descubridor del electrón, compartieron en 1937 el premio Nobel de Física por sus estudios de la difracción de electrones. Fue este un caso más en la historia de la ciencia en que se realizaron descubrimientos simultánea e independientemente. Y, también en el caso de Davisson, uno de esos descubrimientos "por accidente". Davisson, a quien vemos en la foto con su colega Lester Germer, estudiaba la reflexión de electrones por un blanco de níquel con el dispositivo que aquí se muestra. El experimento lo realizaban al vacío, dentro de un tubo. El tubo se dañó y el aire penetró en él, oxidando la muestra de níquel. Para limpiar el blanco, los físicos lo recalentaron, recristalizándolo. Poco después obtuvieron no sólo reflexión de electrones, ¡sino también difracción de partículas!

14 George P. Thomson Fue galardonado con el Premio Nobel de Física en 1937 por su aporte respecto a la difracción de los electrones por los cristales, mostrando así sus propiedades ondulatorias. Difracción de electrones enviados contra una lámina de aluminio

15 6,6·10 –34 Js h = b = mbvb 9·10–3 kg·4·102 m/s b=1,8·10– 34 m
La naturaleza ondulatoria es una propiedad de todas las partículas. Cálculo de la longitud de onda de una bala de fusil cuya masa es de 9 g y mueve a una velocidad de 400 m/s. 6,6·10 –34 Js b = h mbvb = 9·10–3 kg·4·102 m/s b=1,8·10– 34 m No se manifiesta ¡Muy pequeña !

16 Werner K. Heisenberg Principio de indeterminación Este principio afirma que es imposible medir simultáneamente de forma precisa la posición y el momento lineal de una partícula. Heisenberg fue galardonado con el Premio Nobel de Física en 1932.

17 2 El movimiento de una micropartícula se des- cribe en la mecánica
cuántica con ayuda de cierta función de las coordenadas y del tiempo denominada función de onda ( ) 2 2→ determina la probabilidad que pueda ser hallada una micropartícula en una pequeña región.

18 Erwin Schrödinger Pionero en el campo de la teoría cuántica, es conocido sobre todo por su teoría matemática de la mecánica ondulatoria de los electrones. Compartió el Premio Nobel de Física de 1933 con el físico británico Paul A. M. Dirac por su contribución a la mecánica cuántica.