Fundamentos de Física Moderna PROPIEDADES ONDULATORIAS DE LA MATERIA -Ondas de Materia- Universidad Nacional de Colombia Sede Bogotá Felipe André Buitrago Porras G02E07Felipe
Postulado de de Broglie Louis de Broglie, era un aristócrata francés que ganó el premio Nobel de Física de 1929 por una tesis doctoral que elucidaba las propiedades ondulatorias de los orbitantes electrones. Se trató de un trabajo que ayudó a resolver una antigua paradoja al mostrar que los electrones pueden ser descritos ya sea como partículas o como ondas, según las circunstancias. Postuló que no solo la energía tenia doble naturaleza sino también toda la materia conocida. De Broglie sostuvo que el movimiento de una partícula era gobernado por unas ondas guías, debido a las cuales las partículas podían presentar naturaleza ondulatoria o corpuscular, la cual podía ser apreciado dependiendo del experimento que se usaba.
Ondas de Materia Su trabajo decía que la longitud de onda λ de la onda asociada a la materia era: λ= ℎ 𝑝 = ℎ 𝑚𝑣 Donde h es la constante de Planck y p es el momento lineal de la partícula. De Broglie sostuvo que el movimiento de una partícula era gobernado por unas ondas guías, debido a las cuales las partículas podían presentar naturaleza ondulatoria o corpuscular, la cual podía ser apreciado dependiendo del experimento que se usaba.
Experimento de Davisson-Germer Fue un experimento conducido por los físicos americanos Clinton Davisson (1881-1958) y Lester Germer (1896-1971) en los años de 1923 a 1927, que confirmo la hipótesis de Broglie. En resumen la hipótesis lo que plantea es que partículas de materia tales como los electrones poseen comportamiento de onda. El experimento no solo demuestra la dualidad onda-partícula sino que también se convierte en uno de los pilares de la mecánica cuántica y de la ecuación de Schrödinger.
Experimento de Davisson-Germer 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
Experimento de Davisson-Germer Con los datos obtenidos se dieron cuenta de que en ciertos angulos había un pico en la intensidad del haz de electrones dispersados. Estos picos indicaban un comportamiento propio de una onda en los electrones, y los valores resultantes podían ser interpretados por la ley de Bragg. 1 λ 𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒 𝑜𝑛𝑑𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟ó𝑛 = 𝑛 2𝑑𝑠𝑒𝑛𝜃 𝐿𝑒𝑦 𝑑𝑒 𝐵𝑟𝑎𝑔𝑔 = 𝑝 ℎ 𝐹ó𝑟𝑚𝑢𝑙𝑎 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝐵𝑟𝑜𝑔𝑙𝑖𝑒 = 2𝑚𝐸 ℎ = 2𝑚𝐸𝑉 ℎ 𝐴𝑐𝑒𝑙𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑎 𝑡𝑟𝑎𝑣é𝑠 𝑑𝑒𝑙 𝑣𝑜𝑙𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑉
Experimento de Davisson-Germer
Principio de incertidumbre de Heinsenberg Se trata de un concepto que describe que el acto mismo de observar cambia lo que se está observando. En 1927, el físico alemán Werner Heisenberg se dio cuenta de que las reglas de la probabilidad que gobiernan las partículas subatómicas nacen de la paradoja de que dos propiedades relacionadas de una partícula no pueden ser medidas exactamente al mismo tiempo.
Principio de incertidumbre de Heinsenberg Por ejemplo, un observador puede determinar o bien la posición exacta de una partícula en el espacio o su momento (el producto de la velocidad por la masa) exacto, pero nunca ambas cosas simultáneamente. Cualquier intento de medir ambos resultados conlleva a imprecisiones.
Principio de incertidumbre de Heinsenberg Según el principio de incertidumbre, el producto de esas incertidumbres en los cálculos no puede reducirse a cero. La precisión máxima está limitada por la siguiente expresión: ∆𝑥∗∆𝑝≥ ℎ 2𝜋
Videos Principio de incertidumbre https://www.youtube.com/watch?v=7vc-Uvp3vwg Dualidad onda partícula: https://www.youtube.com/watch?v=Q_h4IoPJXZw https://www.youtube.com/watch?v=_riIY-v2Ym8
Referencias: http://elrinconfisico.blogspot.com/2008/09/el-postulado-de-de-broglie.html https://es.wikipedia.org/wiki/Dualidad_onda_corp%C3%BAsculo http://quimica-tec10.blogspot.com/ http://www.nucleares.unam.mx/~vieyra/node20.html http://web.educastur.princast.es/proyectos/jimena/pj_franciscga/heisenberg.h tm http://www.eis.uva.es/~qgintro/atom/tutorial-10.html https://es.wikipedia.org/wiki/Relaci%C3%B3n_de_indeterminaci%C3%B3n_de_H eisenberg http://www.hiru.com/fisica/ondas-de-materia-de-louis-de-broglie https://es.wikipedia.org/wiki/Ondas_de_materia