Mecánica Ondulatoria

April 4, 2018 | Author: Samuel Infante | Category: Atoms, Electron, Quantum Mechanics, Atomic Nucleus, Physics


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Mecánica OndulatoriaEs la relación entre partícula, onda, energía y geometría espacial de las partículas, puesto que las ondas electromagnéticas muestran algunas características corpusculares, las partículas también deberían presentar en algunos casos propiedades ondulatorias. Esta predicción fue verificada experimentalmente pocos años después por los físicos estadounidenses Clinton Davisson y Lester Halbert Germer y el físico británico George Paget Thompson, quienes mostraron que un haz de electrones dispersado por un cristal da lugar a una figura de difracción característica de una onda. El concepto ondulatorio de las partículas llevó al físico austriaco Erwin Schrödinger a desarrollar una 'ecuación de onda' para describir las propiedades ondulatorias de una partícula y, más concretamente, el comportamiento ondulatorio del electrón en el átomo de hidrógeno. Modelos Atómicos Un modelo atómico es una representación gráfica de la materia a nivel atómico. Tiene como finalidad la facilitación de su estudio a través de la abstracción de la lógica de un átomo a un esquema. Existen distintos tipos de modelos atómicos. El modelo atómico de Schrödinger, por ejemplo, es un modelo cuántico no relativista que se basa en la solución de la ecuación de Schrödinger para un potencial electrostático con simetría esférica. El modelo atómico de Bohr o de Bohr-Rutherford, por su parte, es un modelo cuantizado del átomo que Bohr propuso para explicar cómo los electrones pueden tener órbitas estables alrededor del núcleo. Este modelo funcional no representa el átomo en sí, como objeto físico, sino que explica su funcionamiento a través de ecuaciones. El modelo atómico de Thomson o modelo del pudín es una teoría sobre la estructura atómica propuesta por Joseph John Thomson, descubridor del electrón. De acuerdo a este modelo, el átomo está compuesto por electrones de carga negativa en un átomo positivo, como las pasas en un pudín. El modelo atómico de Rutherford fue propuesto por el químico y físico Ernest Rutherford para explicar los resultados de su experimento de la lámina de oro. Ese núcleo concentraría toda la carga positiva del átomo y casi toda la masa. . Rutherford señaló que los átomos poseen electrones y que éstos se encuentran girando alrededor de un núcleo central. podemos mencionar al modelo atómico de Sommerfeld. Por eso modificó el modelo atómico de Bohr. y agregó que también podían girar en órbitas elípticas. Teoría atómica de Dalton En 1808. Arnold Sommerfeld advirtió que. 2. en el cual los electrones sólo giraban en órbitas circulares. en ciertos átomos. Por último. De modo que en un compuesto los de átomos de cada tipo están en una relación de números enteros o fracciones sencillas. una generalización relativista del modelo atómico de Bohr. La minúsculas materia está partículas formada por indivisibles llamadas átomos. Los principios fundamentales de esta teoría son: 1. Hay distintas clases de átomos que se distinguen por su masa y sus propiedades. Todos los átomos de un elemento poseen las mismas propiedades químicas. 3. Los compuestos se forman al combinarse los átomos de dos o más elementos en proporciones fijas y sencillas. Los átomos de elementos distintos tienen propiedades diferentes. Dalton publicó sus ideas sobre el modelo atómico de la materia las cuales han servido de base a la química moderna. las velocidades de los electrones alcanzaban una fracción apreciable de la velocidad de la luz. de tamaño muy pequeño. El átomo está formado por dos partes: núcleo y corteza. toda la masa del átomo. Eso explica que la mayor parte de las partículas alfa . basándose en los resultados obtenidos en sus experimentos de bombardeo de láminas delgadas de metales. los electrones. Thomson de unas partículas subatómicas cargadas negativamente.4. El núcleo es la parte central. los átomos se intercambian de una a otra sustancia. inmenso en relación con las dimensiones del núcleo. según el cual los electrones eran como 'ciruelas' negativas incrustadas en un 'pudín' de materia positiva.J. en la experiencia de la lámina de oro. y su posterior caracterización. En las reacciones químicas. es la responsable de la desviación de las partículas alfa (también con carga positiva). La corteza es casi un espacio vacío. Modelo Atómico de Rutherford. donde se encuentra toda la carga positiva y. a través del estudio de los rayos catódicos. Rutherford. Modelo atómico de Thomson La identificación por J. Esta carga positiva del núcleo. le llevaron a proponer un modelo de átomo que explicara dichos resultados experimentales. Se trata del modelo conocido informalmente como el pudín de ciruelas. estableció Rutherford o el llamado modelo modelo atómico atómico de nuclear. pero ningún átomo de un elemento desaparece ni se transforma en un átomo de otro elemento. prácticamente. Modelo atómico de Bohr En 1913 Bohr publicó una explicación teórica para el espectro atómico del hidrógeno. igual que los planetas alrededor del Sol. Basándose en las ideas previas de Max Plank.atraviesan la lámina de oro sin desviarse. Bohr establece así. Sin embargo el modelo atómico de Bohr también tuvo que ser abandonado al no poder explicar los espectros de átomos más complejos. en ellas el electrón no emite energía: la energía cinética del electrón equilibra exactamente la atracción electrostática entre las cargas opuestas de núcleo y electrón. . que los electrones solo pueden girar en ciertas órbitas de radios determinados. Los saltos de los electrones desde niveles de mayor energía a otros de menor energía o viceversa suponen. Aquí se encuentran los electrones con masa muy pequeña y carga negativa. El electrón solo puede tomar así los valores de energía correspondientes a esas órbitas. Estas órbitas son estacionarias. Los electrones están ligados al núcleo por la atracción eléctrica entre cargas de signo contrario. respectivamente. que el propio Bohr contribuyó a desarrollar. Dualidad Onda-Partícula. una emisión o una absorción de energía electromagnética (fotones de luz). Bohr supuso que el átomo solo puede tener ciertos niveles de energía definidos. que en 1900 había elaborado una teoría sobre la discontinuidad de la energía (Teoría de los cuantos). Como en un diminuto sistema solar. La idea de que los electrones se mueven alrededor del núcleo en órbitas definidas tuvo que ser desechada. los electrones giran alrededor del núcleo. Las nuevas ideas sobre el átomo están basadas en la mecánica cuántica. Esta idea revolucionaria. pese a lo acertado de sus planteamientos. En 1924 en su tesis doctoral propuso la existencia de ondas de materia. De Broglie recibió el Nobel en Física por su trabajo. en 1929. es decir que toda materia tenía una onda asociada a ella. De acuerdo con la física clásica existen diferencias entre onda y partícula. Su trabajo decía que la longitud de onda λ de la onda asociada a la materia era: Donde h es la constante de Planck y p es la cantidad de movimiento de la partícula de materia. no despertó gran interés. Sin embargo. ya que no tenía evidencias de producirse.Resolvió demostrando propiedades una que de aparente paradoja. Actualmente se considera que la dualidad onda-partícula es un “concepto de la mecánica cuántica según el cual no hay diferencias fundamentales entre partículas y ondas: las partículas pueden comportarse como ondas y viceversa”. Fue introducido por Louis-Victor de Broglie. la luz puede partícula y poseer propiedades ondulatorias. fundada en la analogía con que la radiación tenía una partícula asociada. . físico francés de principios del siglo XX. Einstein reconoció su importancia y cinco años después. propiedad ya demostrada entonces. Una partícula ocupa un lugar en el espacio y tiene masa mientras que una onda se extiende en el espacio caracterizándose por tener una velocidad definida y masa nula. Por ejemplo. Las funciones de onda pueden difractar e interferir con otras o consigo mismas. átomo o lo que sea. Las funciones de onda se interpretan a menudo como la probabilidad de encontrar la correspondiente partícula en un punto dado del espacio en un momento dado. la teoría corpuscular de la materia describía todos los fenómenos conocidos del macrocosmos y su capacidad para la descripción de los movimientos de las moléculas que forman los cuerpos fue puesta de manifiesto mediante los . Conclusión. pero también de la ecuación de Dirac. uno puede buscar que la partícula llegue a una localización en particular en un momento dado usando un aparato de detección que apunte a ese lugar. Hacia finales del s. llamada también como Mecánica Cuántica fue desarrollada por E.Cada partícula en la naturaleza. Estas soluciones son funciones matemáticas llamadas funciones de onda. electrón. además de otros fenómenos ondulatorios predecibles descritos en el experimento de la doble rendija. sea fotón. en un experimento que contenga una partícula en movimiento. Schrödinger a partir de la hipótesis de L. XIX la Física clásica constituía una doctrina firmemente establecida. La Mecánica Ondulatoria. de Broglie. típicamente de la ecuación de Schrödinger. en la que se podían distinguir dos partes: por un lado. puede describirse en términos de la solución de una ecuación diferencial. ) incluyendo los de la óptica geométrica. . interferencias. la teoría undulatoria de la luz había desterrado totalmente la imagen corpuscular de la misma. estadística. por otro lado. etc. desde el momento en que la imagen ondulatoria podía explicar todos los fenómenos ópticos (difracción.métodos de la M.
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