BIENVENIDOS ESTUDIANTES DEL SEGUNDO SEMESTRE DE TELECOMUNICACIONES AQUÍ ENCONTRARAN MUCHAS COSAS INTERESANTES DE LA MATERIA LECTURA PARTE I BASE EXPERIMENTAL DE LA TEORÍA CUÁNTICA APLICADA A LA ESTRUCTURA ATÓMICA ¿Cómo pueden encontrarse los electrones en los átomos de forma que absorban y emitan energía como cuantos?. Para resolver esta pregunta, Bohr sugirió que los electrones deben hallarse en órbitas de cierto tamaño, moviéndose a cierta velocidad. Entonces, los electrones deben tener cierta energía. Si el electrón absorbe energía, se moverá en un órbital de mayor energía y más alejada del núcleo. Si pierde energía, el electrón se moverá en otra órbita más cercana al núcleo. La teoría cuántica indujo la idea de que los electrones en las orbitas, tienen una cantidad de energía (se dice que los electrones se encuentran en ciertos niveles de energía). Bohr aplico estas ideas al átomo de hidrógeno y calculo matemáticamente cual seria la frecuencia de la radiación emitida por el hidrógeno, desafortunadamente, esa teoría no funciono también con elementos cuyos átomos son más complejos que los del hidrógeno. Como resultado del trabajo teórico y experimental, se ha llegado a desarrollar una representación de la estructura atómica, que explica en forma satisfactoria los fenómenos químicos. Más que describir al electrón como si se encontrase en un orbital perfectamente definido, la nueva teoría cuántica sugiere que existen en regiones que se conocen como capas. Cada capa tiene la capacidad para contener a mas de un electrón, aun cuando existe un limite superior, dependiendo de la capa que sé este considerando. A diferencia de la orbita, una capa tiene una ubicación menos definida alrededor del núcleo. CUERPO NEGRO Y TEORÍA DE PLANCK El físico alemán Max Karl Ernst Ludwig Planck en 1900, dice que la interacción entre la materia y la radiación, no se verifica de manera continua, sino por pequeñas pulsadas llamados cuantos (radiaciones electromagnéticas emitidas en unidades discretas de energía), como resultado de los estudios de la radiación del cuerpo negro (cuerpo o superficie ideal, que absorbe toda la energía radiante sin reflejar ninguna). Planck diseño una fórmula matemática que describiera las curvas reales con exactitud, para demostrar que no todas las formas de radiación electromagnética estaban constituidas por ondas, después, dedujo una hipótesis física que pudiera explicar la fórmula. Su hipótesis fue que la energía sólo es radiada en cuantos cuya energía es E, donde ð es la frecuencia de la radiación y h es el `cuanto de acción', ahora conocido como constante de Planck. Según Planck, la energía de un “cuanto de luz” (fotón), es igual a la frecuencia de la luz multiplicada por una constante. La primera medida fiable de la constante de Planck (1916) se debió al físico estadounidense Robert Millikan. El valor actualmente aceptado es h = 6,626 × 10-34 julios•segundo. EFECTO FOTOELÉCTRICO Formación y liberación de partículas eléctricamente cargadas que se produce en la materia cuando es irradiada con luz u otra radiación electromagnética. ESPECTROS DE EMISIÓN Una forma familiar de esta radiación es la luz, que emite un elemento que se conoce como espectro. El instrumento que se utiliza en espectroscopia, llamado espectroscopio, separa la luz en sus longitudes de onda componentes. Entonces, las diferentes longitudes de onda se enfocan como líneas sobre una pantalla o película. Se ha establecido, que cada elemento absorbe y emite, únicamente ciertas longitudes de onda. PRINCIPIO O TEORÍA DE LA DUALIDAD El físico francés Louis de Broglie en 1924, considero, que la luz no solo es un efecto corpuscular sino también ondulatorio. La dualidad onda-corpúsculo es la posesión de propiedades tanto ondulatorias como corpusculares por parte de los objetos subatómicos. La teoría de la dualidad de la materia considera que la materia tiene un comportamiento corpúsculo-onda ó partícula-onda. PRINCIPIO DE INCERTIDUMBRE DE HEISENBERG El físico alemán Werner Heisenberg en 1926, expreso que es imposible conocer con precisión y simultáneamente la posición y velocidad del electrón, ya que al determinar la velocidad se altera el valor real de su posición. PRINCIPIO DE EXCLUSIÓN DE PAULI En un órbital existen como máximo dos electrones, debido a que no pueden existir, en un átomo, dos electrones que tengan sus cuatro números cuánticos iguales. La consecuencia de esto es que en un orbital sólo puede haber 2 electrones con spines diferentes. PRINCIPIO DE AUFBAU Ó DE CONSTRUCCIÓN ESTABLE Los electrones buscan un lugar entrando en el átomo, en los distintos orbitales de energía, ocupando primero los de menor energía. PRINCIPIO DE MÁXIMA MULTIPLICIDAD DE HUND Un segundo electrón no entra en un orbital que esté ocupado por otro mientras que haya otro orbital desocupado de la misma energía (o sea, igual los valores de n y l), Ni puede existir apareamiento electrónico en orbítales iguales, mientras no exista un electrón por lo menos en cada orientación. INVESTIGAR 1. QUE ES ESPECTRO? 2. CUERPO NEGRO 3.CORPUSCULO EJERC ICIO 1 EJECICIOS Calculo de frecuencia y longitud de onda 1. ¿Cuál es la frecuencia de la luz que tiene una longitud de onda de 5 * 10E5 A (angstrom)? 2. Calcular la longitud de onda de la luz que tiene una frecuencia de 2 * 10E15 segE-1. 3. Calcular la longitud de onda para cada caso: a) v = 3 * 10E18 segE-1 b) v = 6 * 10E14 seg E-1 c) v = 1,5 * 10E15 seg E-1 Calculo de Energía, longitud de onda utlilizando la ecuación de Planck. 1. ¿Cuál es la frecuencia y la longitud de onda de un fotón cuya energía es de 16,3 * 10 E-12 erg.? 1er paso calcular la frecuencia por la ecuación E=h*v 2do paso Calcular utilizando la ecuación de los primeros ejercicios, de longitud de onda. 3. Con los siguientes datos de longitudes de onda calcular la energia asociada al fotón en cada caso. Espectro de luz blanca: a) Violeta 4100 A b) Azul 4700 A c) Verde 5200 A d) Amarillo 6200 A c) Rojo 7100 A Nota: Debe convertir A a cm. 4. ¿Cuál es la frecuencia y la longitud de onda de una radiación con una energía de 5 * 10E-13 erg? 5. ¿Cuál es la longitud de onda asocIada a un fotón de rAyos X, que tiene una longitud de onda de 10E2 A?