Mecánica Cuántica Fundamentos de Física Moderna Julie Tatiana Alarcón Villamizar Profesor Jaime Villalobos

¿En qué consiste?  Los sistemas atómicos y las partículas elementales no se pueden describir con las teorías que se usan para describir los cuerpos macroscópicos.  El comportamiento de las partículas y de los átomos es imposible de medir con todas sus propiedades simultáneamente de una manera exacta (principio de incertidumbre de Heisenberg).  En el mundo de los átomos siempre existe una incertidumbre que no puede ser superada.  La mecánica cuántica estudia el mundo atómico con estas condiciones.

Historia  La mecánica clásica de Galileo y Newton, era considerada una teoría sólida y robusta.  Entre el siglo XIX y el XX, se pensaba que los problemas entre la teoría y el experimento eran cuestiones sin importancia, y su solución intrascendente.  Revolución de la Relatividad: era necesaria una nueva formulación para velocidades comparables a la velocidad de la luz.  Revolución Cuántica: la mecánica clásica deja de tener validez para objetos cuyas dimensiones características son comparables con la constante de Planck, debe utilizarse una mueva mecánica: la mecánica cuántica.

Historia Radiación del cuerpo negro Calor específico: energía interna debida a vibraciones de los átomos. Estructura del átomo: radiación de energía de los átomos en forma de cuantos. Efectos fotoeléctrico y de Compton: dualidad de la luz, emisión de fotones. Ondas de materia: partículas de materia con comportamiento ondulatorio.

Ecuación de Schrodinger  Describe la evolución temporal de una partícula subatómica masiva de naturaleza ondulatoria y no relativista  Realiza una representación de las partículas microscópicas, así como la segunda ley de Newton lo hace con el mundo macroscópico.  La mecánica cuántica de Schrodinger demuestra que las partículas presentan un comportamiento ondulatorio.

Experimento de Young  Demostración de la naturaleza dual de la luz: onda y corpúsculo.  Un estrecho haz de luz, procedente de un pequeño agujero en la entrada de la cámara, es dividido en dos por una tarjeta de una anchura de unos 0.2 mm. La tarjeta se mantiene paralela al haz que penetra horizontalmente es orientado por un simple espejo. El haz de luz tenía una anchura ligeramente superior al ancho de la tarjeta divisoria por lo que cuando ésta se posicionaba correctamente el haz era dividido en dos, cada uno pasando por un lado distinto de la pared divisoria. El resultado puede verse proyectado sobre una pared en una habitación oscurecida

Estado cuántico El estado cuántico es la descripción del estado físico que en un momento dado tiene un sistema físico en el marco de la mecánica cuántica. Un estado cuántico queda caracterizado por los posibles valores de las propiedades físicas observables. Sistema cuántico Un sistema cuántico es aquel en el que se describe el comportamiento de una partícula cuántica moviéndose a través de un campo potencial Partícula en un estado ligado y sin espín Dada una partícula de pequeñas dimensiones, su estado cuántico puede representarse adecuadamente mediante una función de onda. Un estado ligado, es un estado cuántico de un sistema físico que es combinación lineal de estados estacionarios correspondientes a valores de la energía del espectro puntual energético del sistema. Partícula en un estado de colisión Intuitivamente una partícula que ejecuta un movimiento en una región finita del espacio tiempo o que con probabilidad uno está localizada en una región finita es un estado ligado. Los estados de colisión son estados no ligados y por tanto carecen de esas propiedades. El ejemplo más sencillo de estado de colisión es una partícula con un momento perfectamente definido, cuyo estado se puede representar por una onda plana.