8/8/2019 1. La Naturaleza de La Materia

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La naturaleza de lamateria

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A veces las cosas se pueden ver desde muchos puntos de vista, tienen muchas

interpretaciones. Imagnate qu pasara si iluminsemos un cilindro desde dos ngulosdiferentes, tal y como vemos en la figura:

Podemos decir que este cilindro es un crculo? No! Podemos decir que es un

cuadrado (o un rectngulo)? No! Y, aun as, si alguien slo pudiera ver la sombra,

posiblemente pensara que es un crculo o un cuadrado.

Una cosa parecida pasa con la luz y con la materia. Desde hace mucho tiempo, desde

que Newton empez a pensar en qu era la luz (s. XVII), los fsicos han discutido

mucho sobre si la luz y la materia son ondas o partculas.

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Qu pasa con la luz?

- Isaac Newton pensaba en la luz como en una partcula cuando se la imaginaba

llegando a un espejo y reflejndose en l, como si se tratara de una pelotita rebotando

en la pared.

- Thomas Young realiz un experimento en 1801 que demostr que la luz era una

onda: tenemos un foco de luz (vela) y al atravesar la primera rendija, la luz se difracta y

forma un foco emisor de ondas (tal y como se ve en la figura). Estas olas llegan a otra

pared con dos rendijas y por cada rendija se forma un nuevo foco de ondas. A cada

punto de la pared del fondo llegan rayos que provienen de las dos ltimas rendijas e

interfieren. En algunos puntos, se mantiene la misma intensidad de luz que en el foco

emisor inicial. En otros, los haces se cancelan mutuamente. Todo depender del desfase

debido a la diferencia de recorridos (fijaos en la imagen con rayas verticales oscuras y

claras). Este es un comportamiento propio de las olas.

As que la luz es una onda o una partcula?

http://www.internostrum.com/insbil/index.php?lang=ca-es&palabra=pilotetahttp://www.internostrum.com/insbil/index.php?lang=ca-es&palabra=Younghttp://www.internostrum.com/insbil/index.php?lang=ca-es&palabra=raigshttp://www.internostrum.com/insbil/index.php?lang=ca-es&palabra=pilotetahttp://www.internostrum.com/insbil/index.php?lang=ca-es&palabra=Younghttp://www.internostrum.com/insbil/index.php?lang=ca-es&palabra=raigs

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La luz se comporta como una

onda

La luz se comporta comouna partcula

...cuando se refracta, pasando de unmedio a otro. Por ejemplo: un

bastoncillo recto, introducido en uno

vaso de agua, se ve doblado.

...cuando pasa por una rendija o choca

con un objeto que tiene una medida del

orden de la longitud de la onda de la

luz. En estos casos, se produce la

difraccin, el rayo se propaga en todas

las direcciones. Si tenemos ms de un

foco emisor de luz, los diferentes rayosde luz interaccionan y se producen las

interferencias. Estas interferencias sonlas responsables de los colores que se

ven a la superficie de un CD

cuando lo iluminamos!

Puedes descubrir en qu otros ejemplos

encontramos interferencias en:

http://ciencianet.com/p62.html,donde la explicacin es bastante clara.

Consulta la Web:

http://acacia.pntic.mec.es/~jruiz27/interf/young.htm para ms informacin y un applet

donde encontrars la imagen resultante

de las interferencias.

cuando somos capaces de arrancarelectrones con slo iluminar la superficie

de un metal. Esto es lo que denominamos

efecto fotoelctrico y es la base del

funcionamiento de las placas solares!

...cuando un fotn (que es la partcula de

luz) de rayos X choca con un electrn de

material ligero. El electrn sale disparado

y la energa del electrn y del fotn se

reparte como si se tratara de un choque

entre bolas de billar! Esto se llama efectoCompton.

Consulta la Web que te proponemos:

http://www.educaplus.org/luz/lcomoparticula.html y vers un ejemplo! otambin:

http://www.youtube.com/watch?v=DSEKwLDq3ug

Por lo tanto, se tuvo que admitir que la luz no era ni slo onda ni slo partcula. Su

naturaleza es dual: es a la vez onda y partcula.

QU PASA CON LA MATERIA?

Supongamos que repetimos el experimento de Young, pero con electrones en vez de

con luz. Si hacemos pasar los electrones por rendijas muy pequeas, esperaremos

obtener dos marcas en el detector, en los lugares correspondientes a cada una de las

http://www.internostrum.com/insbil/index.php?lang=ca-es&palabra=bastonethttp://www.internostrum.com/insbil/index.php?lang=ca-es&palabra=raigshttp://ciencianet.com/p62.htmlhttp://www.internostrum.com/insbil/index.php?lang=ca-es&palabra=applethttp://www.internostrum.com/insbil/index.php?lang=ca-es&palabra=raigshttp://www.internostrum.com/insbil/index.php?lang=ca-es&palabra=Comptonhttp://www.internostrum.com/insbil/index.php?lang=ca-es&palabra=Younghttp://www.internostrum.com/insbil/index.php?lang=ca-es&palabra=bastonethttp://www.internostrum.com/insbil/index.php?lang=ca-es&palabra=raigshttp://ciencianet.com/p62.htmlhttp://www.internostrum.com/insbil/index.php?lang=ca-es&palabra=applethttp://www.internostrum.com/insbil/index.php?lang=ca-es&palabra=raigshttp://www.internostrum.com/insbil/index.php?lang=ca-es&palabra=Comptonhttp://www.internostrum.com/insbil/index.php?lang=ca-es&palabra=Young

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rendijas. Por el contrario, encontramos una imagen de interferencias, precisamente

como suceda en el caso de la luz. Pero ahora se trata de electrones!

Paralelamente a lo que pasaba con la luz, en el ao 1924 De Broglie formul la

hiptesis de la dualidad onda-corpsculo para la materia: esta no se comporta tan slo

como una partcula, sino que tambin presenta caractersticas ondulatorias, con una

longitud de onda (denominada longitud de onda de DeBroglie) que depende de la masa

y la velocidad de la partcula. Por este descubrimiento, De Broglie recibi el premio

Nobel en el ao 1929.

La materia se comporta como

una onda

La materia se comporta como

una partcula

...cuando hacemos pasar la materia por

una rendija de dimensiones muy

pequeas (comparable a la longitud de

onda de De Broglie). Se demostr el

comportamiento

ondulatorio de la materia cuando se vio

la difraccin de los electrones, que

produce un patrn de interferencias!

Este fenmeno fsico es la base del

funcionamiento de los microscopios

electrnicos, que permiten una

resolucin muy superior a la de los

microscopios pticos.

Para poder ver un vdeo con una

explicacin ms detallada del

experimento que muestra la dualidad

onda-corpsculo para la materia,

consultad el enlace que os presentamos

a continuacin:http://www.youtube.com/watch?gl=ES&hl=es&v=elQYG5brROY

Para ver las imgenes de los resultados

de los experimentos que ayudaron a

determinar el carcter ondulatorio de la

materia, consultad la siguiente Web:http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Doubleslit_experiment_results_Tanamura_2.jpg

...en casi todas nuestras experiencias

cotidianas! Esto se debe a que la medida

de los objetos que nos rodean es mucho

ms grande que la longitud de onda de De

Broglie.

http://www.internostrum.com/insbil/index.php?lang=ca-es&palabra=Brogliehttp://www.internostrum.com/insbil/index.php?lang=ca-es&palabra=Brogliehttp://www.internostrum.com/insbil/index.php?lang=ca-es&palabra=Brogliehttp://www.internostrum.com/insbil/index.php?lang=ca-es&palabra=Nobelhttp://www.internostrum.com/insbil/index.php?lang=ca-es&palabra=Brogliehttp://www.internostrum.com/insbil/index.php?lang=ca-es&palabra=Brogliehttp://www.internostrum.com/insbil/index.php?lang=ca-es&palabra=Brogliehttp://www.internostrum.com/insbil/index.php?lang=ca-es&palabra=Brogliehttp://www.internostrum.com/insbil/index.php?lang=ca-es&palabra=Brogliehttp://www.internostrum.com/insbil/index.php?lang=ca-es&palabra=Nobelhttp://www.internostrum.com/insbil/index.php?lang=ca-es&palabra=Brogliehttp://www.internostrum.com/insbil/index.php?lang=ca-es&palabra=Broglie

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Por lo tanto, depende del experimento, el comportamiento de la materia sigue un

modelo ondulatorio (ondas) o un modelo corpuscular (partculas).

Esta dualidad puede desconcertarnos y parecer contradictoria. Si los electrones son

partculas por qu nos encontramos con casos en los que tambin se comportan como

ondas? Y por qu la luz se comporta como una onda y como una partcula, segn la

situacin? Qu es en realidad?, Cul es su naturaleza?

Es un hecho: la materia tiene una naturaleza dual (a veces onda, a veces

partcula).

Cuando nos alejamos de la realidad macroscpica ordinaria, nos damos cuenta de

que nuestras intuiciones dejan de ser fiables. Nuestra lgica, que proviene de laexperiencia cotidiana (a travs de nuestros sentidos), no siempre nos conduce a la

explicacin cierta. O bien no es la nica.

Incluso podemos llegar a realizar experimentos que aparentemente nos

proporcionan informacin contradictoria. Entonces, qu es la materia: onda o

corpsculo?

Puede ser, que en realidad, todo sea una cuestin de como lo mires o quizs sea

algo ms all de nuestros pobres conceptos de onda y corpsculo

http://www.internostrum.com/insbil/index.php?lang=ca-es&palabra=macrosc%C3%B2picahttp://www.internostrum.com/insbil/index.php?lang=ca-es&palabra=macrosc%C3%B2pica