Partículas y Ondas ¿Ondas vs Partículas? Dos manifestaciones Medibles y tangibles de la “realidad física” FSI102 “La Naturaleza de la Física”, mayo 2016.

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1 Partículas y Ondas ¿Ondas vs Partículas? Dos manifestaciones Medibles y tangibles de la “realidad física” FSI102 “La Naturaleza de la Física”, mayo 2016 (R.E)

2 ¿Que es una partícula? Definimos “partícula” como una “pequeña” cantidad discreta de materia, que posee una interfase bien definida con su entorno Obedece o cumple las leyes clásicas de la Mecánica (Racional, Newtoniana, …) Es (mas) “sensorial” : se ve, se siente, se huele, se localiza y es localizable

3 3 cualidades que generan Tecnología Propiedades interfaciales de las partículas individuales y de sistemas de partículas. Exhiben gran superficie en relación a su masa y densidad relativas: pinturas, revestimientos, catalizadores, sabor y textura, abrasivos, herramientas de corte, cerámicas, materiales compuestos, … Son susceptibles de ser manipuladas, transportadas y procesadas con relativa facilidad y economía (e.g. polvos, jaleas, gotas, emulsiones, …) igual o mejor que el material en forma masiva. Industria farmacéutica! Dimensiones moleculares – atómicas: propiedades y fenómenos quánticos, electromagnéticos, ópticos, que empiezan a “descubrirse”: nanotubos de carbono con resistencias mecánicas 100 veces mayor que el acero y densidad de corriente 1000 veces mayor que el cobre o la plata. Fuentes de luz semiconductoras que emiten –quantum dots lasers -, propiedades super-paramagnéticas de nano-polvos. Nanociencia- Nanotecnología!!,

4 Partícula: De lo muy pequeño… Polen 30 micrones aprox Diamantes artificiales, 200 micrones aprox

5 A lo muy grande… La majestuosa galaxia espiral NGC 4414NGC 4414 fotografiada por el Telescopio Espacial Hubble, 1995-1999

6 ¿Que es una onda? Webster's dictionary : "a disturbance or variation that transfers energy progressively from point to point in a medium and that may take the form of an elastic deformation or of a variation of pressure, electric or magnetic intensity, electric potential, or temperature."

7 Según el D R A E http://buscon.rae.es/draeI/ Del lat. unda. 1. f. Cada una de las elevaciones que se forman al perturbar la superficie de un líquido. 2. [f.] Movimiento que se propaga en un fluido. 3. [f.] Cada una de las curvas, a manera de eses, que se forman natural o artificialmente en algunas cosas flexibles, como el pelo, las telas, etc. Ú. m. en pl. 4. [f.] Cada uno de los recortes, a manera de semicírculo, más o menos prolongados o variados, con que se adornan las guarniciones de vestidos u otras prendas. 5. [f.] Fís. V. superficie de onda. 6. [f.] V. longitud de onda. 7. [f.] V. tren de ondas Tipos de ondas: corta, electromagnética, hertziana, larga, luminosa, normal, portadora, progresiva, radioeléctrica, sinusoidal, sonora, captar la onda, estar en la onda…

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10 No sabemos la naturaleza última de la onda, pero sabemos que: Transporta/intercambia energía Las mecánicas necesitan un medio material para propagarse Transporta/intercambia momentum lineal y angular Satisface la descripción matemática: Ecuación de Ondas

11 Dualidad Onda – Partícula Demócrito y el átomo griego Huygens y Newton Young, Fresnel, and Maxwell Partículas de electricidad? Cuantización de la Radiación: fórmula de Planck para la radiación del cuerpo negro Efecto fotoeléctrico explicado por A. Einstein (Nobel en 1916)

12 Einstein explicó el efecto fotoelectrico postulando que los electrones pueden intercambiar energía del campo electromagnético solamente en porciones discretas (quanta --  fotones) La energía E se relaciona con la frecuencia f de la luz mediante E = h.f h constante de Planck = 6.626 × 10 −34 J. sPlanck

13 Dualidad Onda Partícula Esencialmente, se emplea la noción de que una “entidad” posee simultáneamente propiedades locales (partícula) y distribuidas (onda) Síntesis de De Broglie In 1924, Louis-Victor de Broglie formuló su hipótesis:Louis-Victor de Broglie p = h/λ