Universidad Nacional de Colombia Álvaro Antonio Baena Rubio G1E3Alvaro

Frank-Hertz (cuantización de la energía) La experiencia que realizaron Franck y Hertz en 1914 es uno de los experimentos claves que ayudaron a establecer la teoría atómica moderna. Nos muestra que los átomos absorben energía en pequeñas porciones o cuantos de energía, confirmando los postulados de Bohr. Mediante una simulación se tratará de explicar las características esenciales de este sencillo experimento, observando el movimiento de los electrones y sus choques con los átomos de mercurio, e investigando el comportamiento de la corriente I c con la diferencia de potencial U que se establece entre el cátodo y la rejilla.

Experimento En la figura, se muestra un esquema del tubo que contiene vapor de mercurio a baja presión con el que se realiza el experimento. El cátodo caliente emite electrones con una energía cinética casi nula. Ganan energía cinética debido a la diferencia de potencial existente entre el cátodo y la rejilla, véase el movimiento de partículas cargadas en un campo eléctrico.movimiento de partículas cargadas en un campo eléctrico

Durante el viaje chocan con los átomos de vapor de mercurio y pueden perder energía. Los electrones que lleguen a la rejilla con una energía cinética de 1.5 eV o más, impactarán en el ánodo y darán lugar a una corriente I c. Los electrones que lleguen a la rejilla con una energía menor que 1.5 eV no podrán alcanzar el ánodo y regresarán a la rejilla. Estos electrones no contribuirán a la corriente I c.

Dualidad de la Luz En 1924 Louis De Broglie, al que ya nos hemos referido, en síntesis doctoral dice que la dualidad onda-corpúsculo que presenta el fotón no solo no es un comportamiento excepcional sino que es una ley de la naturaleza. Toda partícula de masa m y velocidad v tiene una onda de longitud de onda: Longitud de onda = h / m·v

Experimento Dualidad

Todo parecía aclarado con el esquema de la dualidad partícula de onda. Todo hasta que se descubrió un aspecto sorprendente de los fotones de los electrones, de los neutrones y de cualquier partícula. Si se lanzaban sobre las rendijas de Young de una en una, de manera que una partícula llegase a la pantalla antes de lanzar la siguiente ¡también aparecían figuras de interferencia! ¡Una partícula interfiere consigo misma!

Se trata de un ser provisto de un contador de fase, una especie de reloj que da una vuelta cada vez que el fotón recorre una longitud de onda. Además su energía es igual al producto de su frecuencia por la constante de Plank, como hemos dicho. Las reglas por las que se rige este fotón son ligeramente diferentes de las que conocemos y a las que estamos acostumbrados. Lo único que queremos poner de manifiesto es que el modelo de fotón que presentamos, aun siendo una partícula tiene información sobre la fase.

Animación

Efecto Compton El Efecto Compton fue estudiado por el físico Arthur Compton en 1923, quién pudo explicarlo utilizando la noción cuántica de la radiación electromagnética como cuantos de energía y la mecánica relativista de Einstein. El efecto Compton constituyó la demostración final de la naturaleza cuántica de la luz tras los estudios de Planck sobre el cuerpo negro y la explicación de Albert Einstein del efecto fotoeléctrico. Como consecuencia de estos estudios Compton ganó el Premio Nobel de Física en

Davisson and Germer De acuerdo con las ecuaciones de Maxwell en el siglo 19, se pensaba que la luz consistía de las ondas de los campos electromagnéticos y la materia se cree que consisten en partículas localizadas. Sin embargo, esto fue impugnada en el papel de Albert Einstein de 1905 sobre el efecto fotoeléctrico, que describió la luz como cuantos discretos y localizada de energía (ahora llamados fotones), que le valió el Premio Nobel de Física en En 1924, Louis de Broglie presentó su tesis en relación con la teoría de la dualidad onda- partícula, que propuso la idea de que toda la materia muestra la dualidad onda-partícula de fotones.

Michelson y Morley En la base de un edificio cercano al nivel del mar, Michelson y Morley construyeron lo que se conoce como el interferómetro de Michelson. Se compone de una lente semiplateada o semiespejo, que divide la luz monocromática en dos haces de luz que viajan en un determinado ángulo el uno respecto al otro. Con esto se lograba enviar simultáneamente dos rayos de luz (procedentes de la misma fuente) en direcciones perpendiculares, hacerles recorrer distancias iguales (o caminos ópticos iguales) y recogerlos en un punto común, en donde se crea un patrón de interferencia que depende de la velocidad de la luz en los dos brazos del interferómetro. Cualquier diferencia en esta velocidad (provocada por la diferente dirección de movimiento de la luz con respecto al movimiento del éter) sería detectada. La distancia entre los espejos y el semiespejo tiene una longitud "L", es decir, el "Recorrido 1" es igual al "Recorrido 2". Existe una diferencia entre los recorridos 1 y 2 observados en la Tierra y fuera de la Tierra (observador externo). Los recorridos para el observador externo (fuera del planeta), el cual está en reposo, serán: