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Teoría Cuántica

1. BASE EXPERIMENTAL DE LA TEORÍA CUANTICA

2. ¿Qué es teoría cuántica? La teoría cuántica, es una teoría física basada en la utilización del concepto de unidad cuántica para describir las propiedades dinámicas de las partículas subatómicas y las interacciones entre la materia y la radiación. Las bases de la teoría fueron sentadas por el físico alemán Max Planck, en 1900 postulo que la materia solo puede emitir o absorber energía en pequeñas unidades discretas llamadas cuantos. La teoría cuántica básicamente nos dice que la luz no llega de una manera continua, sino que está compuesta por pequeños paquetes de energía, a los que llamamos cuantos. Estos cuantos de energía se llaman fotones. Los fotones son las partículas “fundamentales” de la luz, así como los electrones son las partículas fundamentales de la materia.

3. Esta analogía es la que sirvió para realizar el descubrimiento del carácter cuántico de la luz. Por esta misma analogía, años después, Broglie desarrollo la teoría que formula que la materia también tiene un carácter ondulatorio. La carga eléctrica y la energía tiene una estructura granular (está formada por cuantos), al igual que la materia. En el átomo distinguimos dos partes: el núcleo y la corteza.- El núcleo es la parte central del átomo y contiene partículas con carga positiva (los protones) y partículas que no poseen carga eléctrica, es decir son neutras, los neutrones.

4. TEORIA DE MAX PLANCK TEORIA CUANTICA propuesta por Max Planck en 1901 indica que en la emisión de luz por atómos intervienen saltos de electrones de un nivel de menos de energía a uno mayor. En 1900 Planck formulo que la energía se radia en unidades pequeñas separadas denominadas cuantos. Avanzando en el desarrollo de la teoría descubrió una constante universal llamada constante de Planck usada para calcular la energía de un fotón (partícula fundamental de la luz).

5. La ley de Planck establece que la energía de cada cuanto es igual a la frecuencia de la radiación multiplicada por la constante universal En 1900 emitió una hipótesis que interpretaba los resultados experimentales de como los cuerpos captaban y emitían energía . Según Planck la energía emitida o captada por un cuerpo en forma de radiacion electromagnética es siempre el múltiplo (n) de la constante (h), llamada constante de Planck por la frecuencia v de la radiación. e= nhv V=frecuencia de radiación. A hv le llamo cuanto de energía. Que un cuanto sea más energético que otro dependerá de su frecuencia

6. CUERPO NEGRO Un cuerpo negro es un objeto teórico o ideal que absorbe toda la luz y toda la energía radiante que incide sobre él. Nada de la radiación incidente se refleja o pasa a través del cuerpo negro. El nombre Cuerpo negro fue introducido por Gustav Kirchhoff en 1862. La luz emitida por un cuerpo negro se denomina radiación de cuerpo negro. Todo cuerpo emite energía en forma de ondas electromagnéticas, siendo esta radiación, que se emite incluso en el vacío, tanto más intensa cuando más elevada es la temperatura del emisor.

7. Efecto Fotoeléctrico

8. ¿Qué es? El efecto fotoeléctrico consiste en la emisión de electrones por un material al incidir sobre él una radiación electromagnética. Fue descubierto y descrito por Heinrich Hertz. La explicación teórica fue hecha por Albert Einstein, quien publicó en 1905 el revolucionario artículo “Heurística de la generación y conversión de la luz”, basando su formulación de la fotoelectricidad en una extensión del trabajo sobre los cuantos de Max Planck. Más tarde Robert Andrews Millikan pasó diez años experimentando para demostrar que la teoría de Einstein no era correcta, para finalmente concluir que sí lo era. Eso permitió que Einstein y Millikan fueran condecorados con premios Nobel en 1921 y 1923, respectivamente.

9. Leyes de la emisión fotoeléctrica Para un  metal  y una frecuencia de radiación incidente dados, la cantidad de fotoelectrones emitidos es  directamente proporcional  a la intensidad de luz incidente. 2 Para cada metal dado, existe una cierta frecuencia mínima de radiación incidente debajo de la cual ningún fotoelectrón puede ser emitido. Esta frecuencia se llama frecuencia de corte, también conocida como "Frecuencia Umbral". Por encima de la frecuencia de corte, la energía cinética máxima del fotoelectrón emitido es independiente de la intensidad de la luz incidente, pero depende de la frecuencia de la luz incidente. La emisión del fotoelectrón se realiza instantáneamente, independientemente de la intensidad de la luz incidente. Este hecho se contrapone a la teoría Clásica: la Física Clásica esperaría que existiese un cierto retraso entre la absorción de energía y la emisión del electrón, inferior a un  nanosegundo .

10. En la actualidad El efecto fotoeléctrico es la base de la producción de energía eléctrica por radiación solar y del aprovechamiento energético de la energía solar . El efecto fotoeléctrico se utiliza también para la fabricación de celdas utilizadas en los detectores de llama de las calderas de las grandes centrales termoeléctricas. también ES el principio del funcionamiento de los sensores utilizados en las cámaras digitales. se utiliza en diodos fotosensibles tales como los que se utilizan en las cELDAS fotovoltaicas y en electroscopios o electrómetros . En la actualidad los materiales fotosensibles más utilizados son, aparte de los derivados del cobre (ahora en menor uso), el silicio , que produce corrientes eléctricas mayores

11. ESPECTROS DE EMISIÓN Y SERIES ESPECTRALES Una característica común del espectro de emisión del sol y del calentamiento de un sólido caliente es que ambos son continuos; es decir, todas las longitudes de onda de la luz están representadas en el espectro  Los espectros de emisión de átomos en fase gaseosa, por otro lado, no muestran una distribución continua de longitudes de onda desde el rojo al violeta; en lugar de ello, los átomos emiten luz sólo a longitudes de onda específicas.  Espectros de emisión: El trabajo de Einstein preparó el camino para solucionar otro “ misterio " de la Física del siglo XIX, los espectros de emisión de los átomos. El espectro de emisión se obtiene suministrando a una muestra de material, energía térmica o alguna otra forma de energía . Una barra de hierro al "rojo caliente" o “ blanco caliente " recién removida de una fuente de alta temperatura brilla de una manera característica.

12. El gas en estudio está en un tubo de descarga que contiene dos electrodos. A medida que los electrones fluyen del electrodo negativo al electrodo positivo, chocan con el gas. Este proceso de colisión eventualmente conduce a la emisión de luz por los átomos (y moléculas). La luz emitida se separa en sus componentes por un prisma; cada componente colorido se presenta en una posición definida de acuerdo con su longitud de onda y forma una imagen colorida del colimador en la placa fotográfica. Las líneas características de los espectros atómicos se pueden utilizar en análisis químico para identificar átomos desconocidos Cuando las líneas del espectro de emisión de un elemento conocido concuerdan exactamente con las líneas de un espectro de emisión de una muestra desconocida, la identidad de esta última se establece rápido