naturaleza dual del electron





Ejemplo naturaleza dual del electron

 

Los físicos quedaron fascinados pero intrigados con la teoría de Bohr. Cuestionaban por qué las energías del electrón de hidrógeno eran cuantizadas. Parafraseando este argumento de manera más concreta, ¿por qué el electrón en el átomo de Bohr está circunscrito a girar en órbitas alrededor del núcleo a distancias fijas? Durante una década, nadie tuvo una explicación lógica, ni siquiera el mismo Bohr. En 1924, Louis de Broglie dio la solución a este enigma. De Broglie razonó que si las ondas luminosas se comportan ano una corriente de partículas (fotones), tal vez las partículas como los electrones tengan propiedades ondulatorias. De acuerdo con De Broglie, un electrón enlazado al núcleo se comporta como una onda estacionaria.

Ondas estacionarias generadas al pulsar una cuerda de guitarra

Una de estas ondas puede ser generada. por ejemplo, al pulsar una cuerda de una guitarra. Las ondas se clasifican como estáticas o estacionarias porque no se desplazan a lo largo de la cuerda. Algunos puntos de la cuerda, llamados nodos, no se mueven en absoluto, es decir, la amplitud de la onda en estos puntos es cero. En cada extremo hay un nodo, y entre ellos puede haber varios nodos. Cuanto mayor es la frecuencia de vibración, menor es la longitud de onda de la onda estacionaria y mayor es el número de nodos. Como se muestra en la figura , sólo puede haber ciertas longitudes de onda en cualesquiera de los movi­mientos permitidos de la cuerda.

Figura

Louis Víctor Pierre Raymond Duc de Broglie (1892-1977). Físico francés, miembro de una noble y antigua familia francesa que tenía título de príncipe. En su disertación doctoral propuso que la materia y la radiación tenían propiedades de onda y de partícula. Por este trabajo recibió el Premio Nobel de Física en 1929.

El argumento de De Broglie era que si el electrón del átomo de hidrógeno se comporta como una onda fija, su longitud debería ajustarse exactamente a la circunferencia de la órbita; de lo contrario, la onda se cancelaría parcialmente en cada órbita sucesiva. Con el tiempo, la amplitud de la onda se reduciría a cero y en consecuencia se anularía.

La relación entre la circunferencia de una órbita permitida (2pir) y la longitud de onda (?.) del electrón está dada por

ecuación.0b

donde r es el radio de la órbita, ? es la longitud de onda de la onda descrita por el electrón y n = 1, 2, 3,… Dado que n es un entero, r puede tener sólo ciertos valores cuando n aumenta desde 1 a 2, a 3 y así sucesivamente. Además, como la energía del electrón depende del tamaño de la órbita (o del valor de r), debe estar cuantizada.
Con este razonamiento, De Broglie llegó a la conclusión de que las ondas se com­portan como partículas, y éstas exhiben propiedades ondulatorias. Dedujo que las pro­piedades de partícula y de onda se relacionan por medio de la siguiente expresión

ecuación.0c

donde ?,m y u son la longitud de onda asociada a una partícula en movimiento, su masa y velocidad, respectivamente. En la ecuación queda implícito que una partícula en movimiento se trata como si fuera una onda, y esta última puede mostrar las propiedades de una partícula. Observe que el lado izquierdo de la ecuación expresa la propiedad de una onda, es decir, su longitud de onda, mientras que el lado derecho incluye a la masa, una propiedad característica de una partícula.

ecuación.0d



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1 Comentario en naturaleza dual del electron
  1. Brandy dice:

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