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Profesor: Ignacio Espinoza BrazProfesor: Ignacio Espinoza Braz
Colegio AdventistaSubsector FísicaArica
Un objeto a cualquier temperatura emite radiación térmica.
Cuando aumenta la temperatura del objeto, la radiación térmica emitida se comporta de una distribución continua de longitudes de onda de las partes infrarroja, visible y ultravioleta del espectro, sin embargo, la teoría clásica no es capaz de explicar este espectro de radiación.
La ecuación planteada por Planck, para la radiación del cuerpo negro, está de acuerdo con la experiencia en todas las longitudes de onda. Esta considera que las moléculas en la superficie sólo pueden tener unidades discretas de energía.
nE n h f= × ×
Los estados energéticos permitidos se llaman estados cuánticos de los niveles de energía.
Las unidades de energía de luz se conocen como fotones, que son absorbidos o emitidos como resultados de los saltos de los electrones entre los estados cuánticos (emisión cuántica de energía).
Es el proceso en el cual se liberan electrones de un material por la acción de la radiación electromagnética.
El efecto fotoeléctrico fue descubierto y descrito por Heinrich Hertz en 1887. La explicación teórica sólo fue hecha por Einstein en 1905.
Los fotones incidentes son absorbidos por los electrones del medio dotándoles de energía suficiente para escapar de éste.
Para explicar este efecto, Einstein extendió el concepto de cuantización de la energía a las ondas electromagnéticas.
La energía cinética máxima del electrón emitido (fotoelectrón) está dada por:
0
0
0
: Función de trabajo del electrón.
: Es la frecuencia umbral del metal.
máximakE hf hf
hf
f
= −
En la interacción de una radiación electromagnética (fotón) con un electrón, inicialmente en reposo, observamos que aparte de la radiación incidente, aparece otra (radiación dispersada) con una longitud de onda mayor (frecuencia menor)
La frecuencia o la longitud de onda de la radiación dispersada depende únicamente de la dirección de dispersión, de acuerdo a la siguiente relación:
( )' 1 cose
h
m cλ λ θ− = −
Radiación Incidente
' Radiación de Dispersión
Ángulo de Dispersión
λλθ
==
=
Algunos experimentos sobre la naturaleza de la luz pueden ser explicadas correctamente con el concepto de fotón, mientras que en otros requieren el modelo de onda. Se acepta entonces que la naturaleza de la luz no es posible describirla solo mediante la teoría clásica.
Fenómenos como el efecto fotoeléctrico y efecto compton, muestran que la luz y la materia interactúan, la luz se comporta como si estuviera formada por partículas con energía hf.
La luz tiene una naturaleza dual ya que muestra propiedades tanto de onda como de partícula.
A principios del siglo XVIII, Isaac Newton plantea que la luz está compuesta por partículas que son emitidas por los cuerpos luminosos y que estimulan nuestros ojos produciendo la visión.
Cuando se interpone un obstáculo en el recorrido de la luz, se produce sombra.
1) ¿Por qué los cuerpos no pierden masa al emitir partículas?
2) ¿Porqué la luz se refracta?
La propagación rectilínea y la reflexión
de la luz se pueden explicar suponiendo
que la luz se comporta como onda
La teoría corpuscular de Newton fue la que se aceptó y usó durante el resto del siglo XVII y todo el siglo XVIII, posiblemente por el gran
prestigio de este científico.
Fue recién en el siglo XX cuando se aceptó que la luz se comporta como onda y como
partícula, lo que se mantiene hasta hoy y se le llama “naturaleza dual de la luz”
La dualidad onda-partícula se muestra en el experimento de difracción de electrones que pasan por una doble rendija. En el cual se hacen incidir un haz de electrones monoenergéticos sobre una doble rendija.
Si se tratara de partículas, los electrones se deben acumular en la pantalla en dos grupos, localizados cada uno frente de las dos rendijas. Pero el experimento revela que esto no ocurre.
Los electrones se acumulan en la pantalla formando franjas, que muestran un patrón de interferencia, que es un comportamiento ondulatorio.
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