Fundamentos de Física Moderna PROPIEDADES ONDULATORIAS DE LA MATERIA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE BOGOTÁ PEDRO ANDREY CAÑÓN JIMÉNEZ G2E10PEDRO 15/06/2015

Postulado de Louis De Debroglie  En 1924 De Broglie sugirió que el comportamiento dual de la onda-partícula dado a la luz, podría extenderse con un razonamiento similar, a la materia en general. Las partículas materiales muy pequeñas (electrones, protones, átomos y moléculas) bajo ciertas circunstancias pueden comportarse como ondas. En otras palabras, las ondas tienen propiedades materiales y las partículas propiedades ondulatorias (ondas de materia) Ondas de materia  En 1924, el físico francés, Louis-Victor de Broglie ( ), formuló una hipótesis en la que afirmaba que:  Toda la materia presenta características tanto ondulatorias como corpusculares comportándose de uno u otro modo dependiendo del experimento específico.

 Para postular esta propiedad de la materia De Broglie se basó en la explicación del efecto fotoeléctrico, que poco antes había dado Albert Einstein sugiriendo la naturaleza cuántica de la luz. Para Einstein, la energía transportada por las ondas luminosas estaba cuantizada, distribuida en pequeños paquetes energía o cuantos de luz, que más tarde serían denominados fotones, y cuya energía dependía de la frecuencia de la luz a través de la relación: E=hv \;, donde v; es la frecuencia de la onda luminosa y h ; la constante de Planck. Albert Einstein proponía de esta forma, que en determinados procesos las ondas electromagnéticas que forman la luz se comportan como corpúsculos. De Broglie se preguntó que por qué no podría ser de manera inversa, es decir, que una partícula material (un corpúsculo) pudiese mostrar el mismo comportamiento que una onda.

Experimento de Davisson-Germer  El experimento de Davisson-Germer demostró la naturaleza ondulatoria de los electrones, confirmando la hipótesis anterior de Broglie. Poner la dualidad onda-partícula sobre una base firme experimental, representó un gran paso adelante en el desarrollo de la mecánica cuántica. La ley de Bragg para la difracción, se había aplicado a la difracción de rayos X, pero esta fué la primera aplicación de ondas a las partículas.

 Utilizando la ley de Bragg, la expresión de la longitud de onda de De Broglie, y la energía cinética de los electrones acelerados dan la relación  Davisson y Germer diseñaron y construyeron un aparato de vacío, con el fin de medir las energías de los electrones dispersados desde una superficie de metal. Los electrones procedentes de un filamento caliente, fueron acelerados por una tensión, y dirigidos para golpear una superficie de metal de níquel.  El haz de electrones era dirigido al blanco de níquel, que podía girar para observar la dependencia angular de los electrones dispersados. Su detector de electrones (llamado caja de Faraday), fue montado sobre un arco, de modo que pudiera ser girado para observar los electrones en diferentes ángulos. Fue una gran sorpresa para ellos, encontrar que en ciertos ángulos había un pico en la intensidad del haz de los electrones dispersados. Este pico indicaba un comportamiento de onda en los electrones, y daba valores que podían ser interpretado por la ley de Bragg, sobre el espaciado reticular del cristal de níquel

Principio de Incertidumbre de Heisenberg  W. Heisenberg ( Premio Nobel de Física 1932) enunció el llamado principio de incertidumbre o principio de indeterminación, según el cual es imposible medir simultáneamente, y con precisión absoluta, el valor de la posición y la cantidad de movimiento de una partícula.  Esto significa, que la precisión con que se pueden medir las cosas es limitada, y el límite viene fijado por la constante de Planck.

Referencias   