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Universo Cuántico Mecánico

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by

EDISON LOPEZ

on 27 September 2016

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Transcript of Universo Cuántico Mecánico

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Viaje a través de la Física
Universo Cuántico Mecánico
Filósofos y Científicos
Físicos
“…La verdadera tarea de los fiscos no es descubrirlo todo, sino entender y averiguar cómo las cosas están relacionadas, comprender de los fenómenos lo que es más importante
y saber porqué las cosas
funcionan de la manera
que lo hacen…”
Electromagnetismo
Maxwel utilizó el principio de que un flujo eléctrico variable podía producir un campo magnético.
El avance científico
No son ráfagas de
inspiración sino el
resultado de
interminables trabajos,
de intentos y fracasos,
errores y verdades…
Sistema Solar
Mecánica clásica
Aparentemente respondía a todas las preguntas
Líneas de fuerza
Faraday relacionó las cargas eléctricas con las lineas de fuerza
Electricidad
Benjamín Franklin dió
la primera descripción
útil de la carga eléctrica proporcionando una
explicación para el
invento de la BOTELLA DE LEYDEN
Los filósofos son muy demandados en el quehacer científico como expertos en el análisis de teorías y su consistencia lógica.
Modelo Geocéntrico de Tolomeo
Modelo Heliocéntrico de Copérnico con
creencia
aristotélica
de ondas
circulares
No solo resolvió el sistema solar, sino que parecía
reducir todos los
fenómenos en una ecuación. F=ma
Permite almacenar carga eléctrica convirtiéndose en el primer condensador
Lineas de fuerza y magnetismo
El concepto de líneas de fuerza incluye el magnetismo y utilizarlo para generar electricidad mediante inducción electromagnética.
La ciencia del electromagnetismo permitió generar la electricidad.
Mecánica Cuántica
En 1901, el físico alemán Max Planck afirmó que sólo era posible describir la radiación del cuerpo negro con una fórmula matemática que correspondiera con las medidas experimentales, con la suposición de que la materia sólo puede tener estados de energía discretos y no continuos.
Video de 3 minutos del electromagnetismo.
Experimento de Rutherford
En 1911 para corroborar el modelo de Thomson, Geiger, Marsden y Rutherford bombardearon con partículas alfa una fina lámina de metal hacia una pantalla fosforescente.
La mayor parte de las partículas atravesó la lámina sin desviarse, algunas sufrieron desviaciones grandes y, lo más importante, un pequeño número de partículas rebotó hacia atrás.
En 1905 A. Einstein pudo explicar el efecto fotoeléctrico basándose en la hipótesis de Planck. Suponía que la radiación electromagnética está formada de paquetes de energía llamados fotones que depende de la frecuencia de la luz: E = h v, en franca contradicción con la teoría ondulatoria de la luz.
Efecto fotoeléctrico
Luz - Onda
Tomas Young con el fenómeno de interferencia y Maxwell con la teoría electromagnética argumentaron la teoría defendida por Fresnel, que la luz son ondas
Elementos de una onda
Propiedades de una onda
Características
Video de 7 minutos sobre ondas
La luz - Partículas
Video de la jaula de Faraday
Clasificaciónde las ondas
Por el medio en que se propagan
Odas Mecánicas
Se propagan por un medio material: ondas sísmicas, Ej: ondas de sonido, ondas de agua, ondas sísimicas...
Ondas Electromagnética
s
No requieren un medio material para propagarse (aire o vacío). Ej: la luz, rayos x, radio, TV...
El Espectro Electromagnético es la clasificación por su longitud de onda o frecuencia
Por la forma de propagación
Ondas transversales:
la perturbación es perpendicular a la vibración.
Ondas longitudinales:
la perturbación es paralela a la vibración.
Ondas unidimensionales:
se propagan en un plano.
Ondas bidimensionales:
se propagan en dos planos.
Bohr introdujo el cuanto en la estructura atómica y la explicación del espectro de emisión de luz del hidrógeno con tres postulados:
1) Los electrones giran alrededor del núcleo en órbitas estacionarias sin emitir energía.
2) Los electrones solo pueden girar alrededor del núcleo en aquellas órbitas para las cuales el momento angular del electrón es múltiplo del número entero cuántico "n"
mrv = h/2pi
3) Cuando un electrón pasa de una órbita externa a una más interna, la diferencia de energía entre ambas órbitas se emite en forma de radiación electromagnética
Video en Youtube: Experimento de las dos ranuras
Luz: Onda - Partícula (corpúsculo)
En 1924
Louis de Broglie
estableció los fundamentos de la mecánica cuántica que estudia el movimiento de partículas pequeñas.
Descubrió la naturaleza corpuscular-ondulatoria de los objetos físicos.
En 1929 ganó el Premio Nobel de Física, por su descubrimiento de la naturaleza ondulatoria del electrón, conocida como hipótesis de De Broglie
La ecuación de onda de Schrödinger. 1925
Tiene en consideración varios aspectos:
La existencia de un núcleo atómico, donde se concentra la gran cantidad del volumen del átomo.
Los niveles energéticos donde se distribuyen los electrones según su energía.
La dualidad onda-partícula.
La probabilidad de encontrar al electrón.

Modelo Mecánico-Cuántico del átomo
La distribución de los electrones alrededor del núcleo se traducen en un modelo matemático que reconoce 4 números cuánticos:
El
principio de Incertidumbre de Heisenberg
dice que hay un límite en la precisión con el cual podemos determinar al mismo tiempo la posición y el momento de una partícula.
Mecánica Cuántica
1. Principal n:

son niveles de energía que aumentan de tamaño al alejarse del núcleo. n=1, 2, 3,...
2. Secundario l:

representa la existencia de subniveles de energía dentro de cada nivel. Se calculan considerando l = 0, 1, 2, 3, 4
Así, para n=1...l =0 ( "s" )
para n=2 .........l = 0, 1 ( "s", "p" )
para n=3 .........l = 0, 1, 2 ( "s", "p", "d" )
3. Magnético (m):
representa la orientación de los orbitales y se calcula m=+/- l
si l = 0, m=0 es decir 1 solo tipo de orbital s
si l = 1, m =-1, 0, +1 es decir 3 tipos de suborbitales p (px, py y pz)
si l = 2, m = -2, -1, 0, +1, +2 es decir 5 tipos de suborbitales d (du, dv, dx, dy, dz)
si l = 3, m = -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3 es decir 7 tipos de suborbitales f (fs, ft, fu, fv, fx, fy y fz)
4. spin (s):

indica la cantidad de electrones presentes en un orbital y el tipo de giro de los electrones, habiendo dos tipos +1/2 y -1/2.
Los quarks
Son elementos fundamentales de la materia visible
Junto con los leptones (electrones, muones, tauones) y los neutrinos , son los constituyentes fundamentales de la materia visible y son las partículas más pequeñas
Spin del electrón
Si a nivel sub-atómico el electrón es capaz de llevar a cabo un movimiento de precesión en torno al eje que representa las líneas de fuerza del campo magnético que le está siendo aplicado, entonces también debe desarrollar un movimiento rotatorio en torno al eje vertical, razón por la cual a la flecha que representa el spin del electrón como un vector se le dibuja frecuentemente posicionada a con la punta a lo largo de un cono, el cono que está siendo recorrido por el vector S
Existen tres tipos de quarks cada una con spin: arriba, abajo y extrañas, de momento un capíttulo en la estructura atómica. Se han postulado "encanto", "cima" y fondo, cada una con su antiquarck.
En la naturaleza, los quarks u y d no se encuentran aislados; siempre se aglutinan en grupos de a 2 (hadrones) o de a 3 (bariones).
Los protones y los neutrones están formados por 3 quarks que se combinan de manera que producen una carga entera.
La constante de Planck “h” desempeña un papel central en la teoría de la mecánica cuántica
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