Compendio de Experimentos Física Moderna Pablo Ortiz FFM2015 UNAL

Experimento de Franck-Hertz (1914) Objetivo: comprobar la existencia de los niveles de energía propuestos por Bohr. Base teórica: los átomos sólo se pueden excitar cuando se aplica la energía precisa igual a la diferencia de energía en dos niveles.

Experimento de Franck Hertz (1914) El experimento consiste de electrones acelerados por un voltaje para excitar átomos de mercurio. La corriente medida varía con la excitación de los átomos.

Experimento de Franck Hertz (1914) Resultados: La corriente disimiuye drásticamente cuando se alcanzan diferencias de nivel de 4,9 eV.

Experimento de Franck Hertz (1914) Explicación: Los electrones colisionan inelásticamente con los átomos de mercurio transfiriéndoles energía. Esa transferencia de energía evita que lleguen al receptor e influyan en la corriente. Si no tienen suficiente energía, las colisiones son elásticas y llegarían los electrones al receptor.

Efecto Fotoeléctrico Objetivo: probar las propiedades corpusculares de la luz. H. Hertz descubrió el fenómeno en 1887.

Efecto Fotoeléctrico Fenómeno: Hertz descubrió por accidente que cuando luz incidía sobre una de dos esferas metálicas se generaba una descarga de electrones como si hubiera un campo eléctrico.

Efecto Fotoeléctrico Experimento: Con una diferencia de potencial, se incide luz sobre una superficie metálica que libera electrones con la energía necesaria para quebrar la diferencia de potencial y generar corriente eléctrica.

Efecto Fotoeléctrico Explicación de los resultados: En 1905, Albert Einstein propone, basado en la hipótesis cuántica de Planck, que la radiación electromagnética está constituida de paquetes de energía (fotones). Los fotones colisionan inelásticamente con los electrones, transfiriéndoles su energía como si fuera corpuscular.

Efecto Compton (1923) Objetivo: reafirmar la dualidad de la luz propuesta por el efecto fotoeléctrico. A.H. Compton desarrolló un experimento que explicaba un fenómeno que probó la dualidad de la luz.

Efecto Compton (1923) Compton hizo incidir un haz de rayos X sobre grafito, donde la luz se dispersaba en distintos ángulos.

Efecto Compton (1923) A pesar de ser un haz monocromático, el haz dispersado presenta dos longitudes de onda.

Efecto Compton (1923) Explicación cuántica: Cuando el haz de rayos X incide sobre el grafito, u otro material, sus fotones colisionan con los electrones del material y pierden energía, haciendo que se cambie su longitud de onda.

Experimento de Davisson-Germer (1926) Postulado de De Broglie: para terminar de construir el modelo atómico sobre la propuesta de Bohr se inventó la mecánica cuántica en 1924. Uno de los primeros postulados de la mecánica cuántica dice de los aspectos ondulatorios de la materia. Postula De Broglie: al igual que la luz tiene dualidad de naturaleza, la materia (electrones) también deben tener doble naturaleza.

Experimento de Davisson-Germer (1926) Davisson, en 1925, y Germer, en 1926, llevaron a cabo un experimento que probó el postulado de DeBroglie. Hicieron incidir un haz de electrones sobre un cristal que dispersa los electrones a distintos ángulos.

Experimento de Davisson-Germer (1926) Resultados: los resultados del experimento demostraron lo que parecía ser un partón de difracción (como se haya en ondas) que iba acorde a la predicción de longitud de onda de De Broglie.

Experimento de Michelson y Morley (1887) Éter Luminífero: Para explicar la velocidad de las ondas electromagnéticas, se postula la teoría de que la luz se mueve a velocidad constante con respecto a un medio llamado ‘éter’.

Experimento de Michelson y Morley (1887) Albert Michelson y Edward Morley intentaron demostrar la existencia del éter con un experimento. De existir el éter, se vería un patrón de difracción en sus resultados. ¡Pero no se dieron los resultados!

Experimento de Michelson y Morley (1887) Explicación: Albert Einstein postuló el principio de invariabilidad de la velocidad de la luz en el vacío en su artículo Zur Elektrodynamik bewegter Körper ("Sobre la electrodinámica de cuerpos en movimiento"). La invariabilidad de la velocidad de la luz explica los resultados del experimento.