Universidad Nacional de Colombia

Departamento de Ingeniería Química y Ambiental

Curso de Física III

W. Esteban Bautista Triana 244105 G8N5Luis F. Hernández Villa 244137 G7N11

AntecedentesDe Broglie se basó en los

fenómenos observados en el Efecto fotoeléctrico, desarrollado por Albert Einstein.

Para explicarlo Einstein proponía que en determinados procesos las ondas electromagnéticas que forman la luz se comportan como partículas. donde es la frecuencia de la onda

luminosa y la constante de Planck

Conoce mas

Fuente: http://es.youtube.com/watch?v=DSEKwLDq3ug

Proceso de desarrollo de ideas

Fuente: http://www.astrocosmo.cl/anexos/h-l_%20broglie.htm

Idea InnovadoraEl físico teórico francés De Broglie se preguntó que por qué

no podría ser de manera inversa, es decir, que una partícula material pudiese mostrar el mismo comportamiento que una onda.

“Toda la materia presenta características tanto ondulatorias como corpusculares comportándose de uno u otro modo

dependiendo del experimento específico.”

Longitud de onda de De Broglie

El científico francés Louis De Broglie, propuso la teoría de asociar una longitud de onda (Onda

no electromagnética) a las partículas que poseían una cantidad de movimiento (p = m*v)

Fuente: http://www.geocities.com/fisica_que/Nacimiento.html http://es.wikipedia.org/wiki/Hip%C3%B3tesis_de_De_Broglie#De_Broglie

( Dieppe, Francia, 15 Agosto de 1892 - † Paris, Francia, 19 Marzo de 1987).

h es la constante de Max Planck= 6,63 * 10(-34) J-s

m es la masa de la partículav es la velocidad de la partícula

La función de onda puede ser descrita como una línea matemática ampliada. Ella guía el movimiento de las partículas en mecánica cuántica, en el mismo sentido que las trayectorias lineales guían el movimiento de las partículas en la mecánica clásica.

EjemploUn electrón con una energía de 13,6 eV, que concierne a la de enlace de

n = 1 electrón en el hidrógeno, y corresponde a la energía típica de los electrones en los átomos. Esta energía es pequeña comparada con la masa del resto del electrón, así que podemos calcular el momento clásico:

en que substituyendo K = 13.6 eV, encontramos una longitud de onda de De Broglie de 0,33 nm = 3,3 ángstrom. Se trata de una cifra pequeña, pero en relación a las dimensiones atómicas es detectable y medible.

Fuente: http://www.astrocosmo.cl/anexos/h-l_%20broglie.htm

Comprobación práctica

George Paget ThomsonUniversidad de Aberdeen, Escocia• hizo pasar un haz de electrones

a través de una delgada capa de metal y observó los patrones de interferencia predichos por De Broglie.

Clinton Joseph Davisson &Lester Halbert Germer

Laboratorios Bell• hicieron pasar un haz de

electrones a través de una rejilla cristalina y reportaron patrones predichos por De Broglie

Fenómeno de difracción de electrones (Fenomeno propio de ondas)

Diseño del experimento

V.ac

E

Rayos X

Filamento de Tungsteno (W)

Electrones acelerados por un campo eléctrico.

Fuente grande de voltaje.

Colimador de partículas

Cámara de vacio

Se encontraron patrones de difracción, reflexión e interferencia

con las partículas (e-) – Como lo había predicho De Broglie -.

Lo que se puede ver con el experimento

LEY PROPUESTA POR FENÓMENO OBSERVADO

Georg Simon Ohm Un Voltaje (V) y una Resistencia (R) generan una corriente (I) V = I*R

James Prescott Joule El flujo de corriente electrica a través de una resistencia produce calor Q = I * R *t

Owen Willans Richardsonla densidad de corriente emitida se relaciona con la temperatura según la ecuación: J = AT2e( − W / kT)

Charles-Augustin de CoulombEl voltaje en un medio donde actúa un campo eléctrico constante, esta dado por el campo y la distancia. E=V/D

Isaac NewtonLa fuerza que actúa sobre un cuerpo es directamente proporcional al producto de su masa y su aceleración F = m*a

Continuación del Conocimiento• Louis de Broglie se atrevió a proponer que si bajo ciertas condiciones la luz manifestaba

un carácter corpuscular era esperable que las partículas, en ciertas circunstancias, manifestaran un carácter ondulatorio. Nació así la idea de las ondas de materia

• A partir de allí, Heisenberg en 1925 formuló una teoría, la mecánica cuántica, basada exclusivamente en magnitudes observables. Y debido a los conceptos introducidos po De Broglie, La trayectoria del electrón en el átomo pasó a ser un concepto obsoleto e inútil. La nueva mecánica cuántica tenía una cualidad fundamental: sus predicciones eran probabilistas. La física aceptaba, por primera vez, al indeterminismo como una propiedad esencial de la naturaleza.

En 1927 Heisenberg demostró que su teoría (o la equivalente propuesta por Schrödinger en 1926) obedecía el principio de incertidumbre: cuanto mayor es la precisión. con que se conoce la posición.de una partícula, menor será la precisión con que se puede conocer su velocidad (y viceversa).

Dx: Incertidumbre en la posición.Dp: Incertidumbre en la cantidad de movimiento.h: Constante de Planck / 2 pi.

Werner Karl Heisenberg

Heisenberg ,un físico de 20 años, expreso que su carrera comenzó en un encuentro con Bohr

donde este le dijo que los átomos no eran cosas. Entonces Heisenberg se preguntaba

¿de qué sirve hablar de trayectorias invisibles para electrones que se desplazan dentro de

átomos también invisibles?

Fuente: http://www.astromia.com/biografias/heisenberg.htm

(Wurzburgo, Alemania, 5 Diciembre de 1901 – Múnich, 1 de Febrero de 1976). Físico alemán.

Idea Innovadora“La trayectoria existe desde el momento en que la

observamos.” En otras palabras: No es posible conocer el valor de las magnitudes físicas que describen a la partícula antes de ser medidas. Por lo tanto es falso asignarle una trayectoria a una partícula. Todo lo más que podemos es decir que hay una determinada probabilidad de que la partícula se encuentre en una posición más o menos determinada.

Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_indeterminaci%C3%B3n_de_Heisenberg

Además, medir requiere de una interacción de dos sistemas: El de medición y el que se mide, teniendo como resultado que no se pueda medir simultáneamente y con infinita precisión un par de magnitudes conjugadas.