FIS-433-1 Bases de la Mecánica Cuántica ¿Qué es la Teoría Cuántica ? La teoría cuántica es el conjunto de ideas más exitoso jamás concebido por seres humanos. Por medio de esta teoría tenemos la capacidad de explicar; La tabla periodica de los elementos, la razon de las reacciones químicas. Nos Enseña a entender el funcionamiento del LASER, los microchip, la nanotecnología , la estabilidad del ADN… En fin la Teoría del Mundo Microscópico o actualmente Nanoscópico Los orígenes de la Mecánica Cuántica Radiación de Cuerpo Negro Efecto Fotoeléctrico Efecto Compton Líneas Espectrales Imposibles de explicar con la Física Clásica a pesar de que •Movimiento de los planetas: mecánica clásica (NEWTON) •Electricidad (rayos, creación y control de la electricidad), magnetismo (imanes, corrientes). •Ondas (Sonido, luz) •Química (Dalton, Lavoisier, Avogadro, Mendeleev) •Termodinámica, Mecánica Estadística (Maxwell, Boltzmann) Radiación de Cuerpo Negro Luz y Radiación Térmica La Luz y la Radiación Térmica son en realidad la misma cosa. Una chimenea emite además de Luz, rayos infrarrojos que crean la sensación de calor. Las leyes fundamentales de la radiación térmica son: Cuanto mas intensamente se calienta un objeto la intensidad del brillo es mayor. A medida que se calienta el objeto, el color de la Luz emitida varia varia del rojo al blanco. Por ejemplo cuando se calienta un trozo de metal al rojo vivo o aun mas. La radiación del cuerpo negro El término radiación se refiere a la emisión continua de energía desde la superfic de cualquier cuerpo, esta energía se denomina radiante y es transportada por las ondas electromagnéticas que viajan en el vacío a la velocidad de 3·108 m/s . Las ondas de radio, las radiaciones infrarrojas, la luz visible, la luz ultravioleta, los rayos X y los rayos gamma, constituyen las distintas regiones del espectro electromagnético. http://coolcosmos.ipac.caltech.edu/image_galleries/ir_zoo/zoo.html Energía Radiante Sobre una Superficie Sobre la superficie de un cuerpo incide constantemente energía radiante. Cuando la energía radiante incide sobre la superficie una parte se refleja y la otra parte se transmite. Si la superficie es lisa y pulimentada, como la de un espejo, la mayor parte de la energía incidente se refleja, el resto atraviesa la superficie del cuerpo y es absorbido por sus átomos o moléculas. La misma proporción de la energía radiante (Ei) que incide desde el interior se refleja hacia dentro, y se transmite la proporción (Er=1-Ei) que se propaga hacia afuera y se denomina por tanto, energía radiante emitida por la superficie. Una aplicación práctica está en los termos utilizados para mantener la temperatura de los líquidos como el café. Un termo tiene dobles paredes de vidrio, habiéndose vaciado de aire el espacio entre dichas paredes para evitar las pérdidas por conducción y convección. Para reducir las pérdidas por radiación, se cubren las paredes con una lámina de plata que es altamente reflectante y por tanto, mal emisor y mal absorbedor de radiación. Cuerpo Negro La superficie de un cuerpo negro es un caso límite, en el que toda la energía incidente desde el exterior es absorbida, y toda la energía incidente desde el interior es emitida. Que bien con este modelo simple podríamos Determinar las leyes Físicas que rigen La Radiación térmica No existe en la naturaleza un cuerpo negro, incluso el negro de humo refleja el 1% de la energía incidente. Sin embargo, un cuerpo negro se puede sustituir con gran aproximación por una cavidad con una pequeña abertura. La energía radiante incidente a través de la abertura, es absorbida por las paredes en múltiples reflexiones y solamente una mínima proporción escapa (se refleja) a través de la abertura. Podemos por tanto decir, que toda la energía incidente es absorbida. Para hacer que la caja sea una fuente luminosa, se calientan sus paredes hasta que estas empiezan a emitir Luz. Consideremos una cavidad cuyas paredes están a una cierta temperatura. Los átomos que componen las paredes están emitiendo radiación electromagnética y al mismo tiempo absorben la radiación emitida por otros átomos de las paredes. Cuando la radiación encerrada dentro de la cavidad alcanza el equilibrio con los átomos de las paredes, la cantidad de energía que emiten los átomos en la unidad de tiempo es igual a la que absorben. En consecuencia, la densidad de energía del campo electromagnético existente en la cavidad es constante. A cada frecuencia corresponde una densidad de energía que depende solamente de la temperatura de las paredes y es independiente del material del que están hechas. Resultados Experimentales Muestran lo siguiente La teoría clásica No es capaz de explicar este grafico experimental