2) INTRODUCCIÓN A LA MECÁNICA CUANTICA
2.1) INTRODUCCIÓN   <ul><li>FISICA CLÁSICA   FÍSICA CUANTICA </li></ul><ul><li>Física determinista  Física indeterminista ...
<ul><li>En el último tercio del s. XIX: </li></ul><ul><li>Radiación de cuerpo negro </li></ul><ul><li>Efecto fotoeléctrico...
2.2) FENÓMENOS ANTECEDENTES <ul><li>i) RADIACION DE CUERPO NEGRO </li></ul>Este fenómeno presentado por  G R Kirchhoff  en...
T Celda fotoeléctrica I (  λ , T) Una primera observación de estos espectros de emisión estuvo relacionada con el corrimie...
Sin embargo, esta relación no explicaba el espectro. Una mejor relación propuesta por  RAYLEIGH  –  JEANS , permitió de al...
Esta ecuación presentada por Planck obedece a una delicada labor de comparación de la información contenida en las gráfica...
1)  Los  estados energéticos moleculares  son discretos según la siguiente ecuación, E n  = n h   n: entero,   : frecuen...
ii) EFECTO FOTOELÉCTRICO Este efecto fue reportado por H Hertz en 1887, cuando investigaba en el laboratorio la producción...
Albert Einstein propone a la luz compuesta por partículas o fotones (  ), esto es, le otorga una concepción cuántica, lo ...
Montaje experimental sencillo: Asumiendo conservación de la energía, Intensidad I e s  :  fotoelectrones UV Superficie met...
Los resultados experimentales se muestran a continuación, en  i)   la relación lineal entre E k,max -   muestra la frecue...
+ - E K,MAX iii) ii) I 2 >I 1
iii) EFECTO COMPTON Efecto descrito en 1923 por A H Compton, donde se informa acerca de la dispersión de   s  RX por un b...
Sin embargo, A Compton describe el proceso en una imagen moderna de la radiación, esto es, mediante fotones {A Einstein}, ...
λ ’ Los experimentos desarrollados por Compton se podrían sintetizar en el siguiente diagrama experimental: Cámara de ioni...
λ ’: Espectrómetro de cristal giratorio I : I registrada en la cámara de ionización Esta extensión de los fotones de luz {...
Estos espectros de emisión-absorción discretos, de gases de elementos a baja presión, se conocían desde 1850, a raíz del a...
Serie de Balmer ; n= 3,4,… R H : constante de Rydberg, R H  = 1,0973732 * 10 7 Visible  y  UV Espectros de absorción y emi...
Posteriormente, en base a este reporte, se proponen otras ecuaciones  que justifican diversas series en los espectros de e...
La importancia de estos espectros radica en que son propios de cada elemento, tanto en su versión de emisión como de absor...
La técnica espectroscópica de absorción permite identificar la composición tanto cualitativa como cuantitativa de las sust...
2.3) Modelo de Bohr ESPECTROS ATÓMICOS Explicación empírica:  * Series de Lyman,  Balmer, Paschen y  Brackett En 1913, Nie...
La teoría de Bohr propone un modelo semiclásico del átomo de H, basado en 4 postulados: 1.-  El e -  orbita al p +  circul...
Los argumentos 3º y 4º son los que produjeron la cuantización de los radios orbitales y de la energía, r p e De la energía...
 FI  : Tierra - Sol r n r m E<0 De la condición de cuantización de L ,
Si esta r(n) se reemplaza en la ecuación de energía, se obtienen los E = E(n),
La cuantización de la energía conduce a una energía (-E 1 ) que ya se conocía, esto es, la energía de ionización del átomo...
Para la comprobación de las ecuaciones de las series se usa el postulado 3º,
Las series ahora son entendidas como producidas por las transiciones electrónicas, entre los diversos niveles de energía, ...
Bohr extiende su modelo  del H a átomos tipo H (hidrogenoides) , He +  , Li  ++ , caracterizados por sus Z,
Próxima SlideShare
Cargando en…5
×

Trabajo de compu2

459 visualizaciones

Publicado el

0 comentarios
0 recomendaciones
Estadísticas
Notas
  • Sé el primero en comentar

  • Sé el primero en recomendar esto

Sin descargas
Visualizaciones
Visualizaciones totales
459
En SlideShare
0
De insertados
0
Número de insertados
213
Acciones
Compartido
0
Descargas
2
Comentarios
0
Recomendaciones
0
Insertados 0
No insertados

No hay notas en la diapositiva.

Trabajo de compu2

  1. 1. 2) INTRODUCCIÓN A LA MECÁNICA CUANTICA
  2. 2. 2.1) INTRODUCCIÓN <ul><li>FISICA CLÁSICA FÍSICA CUANTICA </li></ul><ul><li>Física determinista Física indeterminista </li></ul><ul><li>Cant.Físicas continuas Cant. Físicas discontinuas </li></ul>r= r(t) g t V(o) e . . . . . . . . . . . . 1 2
  3. 3. <ul><li>En el último tercio del s. XIX: </li></ul><ul><li>Radiación de cuerpo negro </li></ul><ul><li>Efecto fotoeléctrico </li></ul><ul><li>Efecto Compton </li></ul><ul><li>Espectros de Absorción- Emisión </li></ul><ul><li>Emisión de RX </li></ul><ul><li>Estabilidad de la materia … </li></ul>
  4. 4. 2.2) FENÓMENOS ANTECEDENTES <ul><li>i) RADIACION DE CUERPO NEGRO </li></ul>Este fenómeno presentado por G R Kirchhoff en 1862 no pudo ser resuelto clásicamente hasta que en 1900 M Planck, usando argumentos revolucionarios, lo resuelve. El cuerpo negro, CN, es un modelo que representa a un cuerpo {sistema} de absorción infinita. Un buen ejemplo es una cavidad con abertura pequeña. Cavidad=CN Todo cuerpo radia energía en función de su temperatura, esto permitió analizar al CN en cuanto a su emisión para diversas temperaturas. La información experimental se conocía con mucha anticipación debido a que era un viejo problema sin resolver. T
  5. 5. T Celda fotoeléctrica I ( λ , T) Una primera observación de estos espectros de emisión estuvo relacionada con el corrimiento de la λ correspondiente al pico del espectro,  =  max , este corrimiento de la  fue resuelto por una ecuación propuesta por W Wien llamada ecuación de corrimiento de Wien, Toma de datos:
  6. 6. Sin embargo, esta relación no explicaba el espectro. Una mejor relación propuesta por RAYLEIGH – JEANS , permitió de alguna manera explicar parte del espectro. Esta relación consideraba la emisión en todas las frecuencias, es un resultado clásico, En 1900 M Planck propone una E c para I( λ ,T) que resuelve el problema, h: constante de Planck : 6,63 x10 -34 Js k B : constante de Boltzmann : 1,38 x 10 -23 J/K
  7. 7. Esta ecuación presentada por Planck obedece a una delicada labor de comparación de la información contenida en las gráficas I- λ {exp}, que no es otra cosa que energía, haciendo las siguientes consideraciones a T fija: “ I ( λ , T)”=I( λ ) : Intensidad / Longitud de onda, I=E/( Ã t) I( λ )/ t=1, Ã=1 : energía / longitud de onda A= Área=Energía λ  discretas La h permite ajustar estos resultados. Los postulados propuestos por Max Planck para justificar los λ s discretos, cambiarían la formulación de la Física Clásica.
  8. 8. 1) Los estados energéticos moleculares son discretos según la siguiente ecuación, E n = n h  n: entero,  : frecuencia lineal 2) La emisión o absorción molecular se produce solo cuando la molécula cambia de estado, el cual es caracterizado por n, numero cuántico energético, POSTULADOS Max Planck 1858(Kiel)-1947(Gotinga) n f ←-> n i
  9. 9. ii) EFECTO FOTOELÉCTRICO Este efecto fue reportado por H Hertz en 1887, cuando investigaba en el laboratorio la producción de las OEM. Este fenómeno fue resuelto por A Einstein y presentado en 1905 en su reconocido año milagroso. La física clásica no resolvía el problema puesto que, por ejemplo, la radiación fotoelectrónica se debía producir luego de varios minutos de “iluminar” la superficie , sin embargo la emisión es casi instantánea. Heinrich Hertz 1857(Hanburgo)-1894(Bonn) UV e s : fotoelectrones Superficie metálica
  10. 10. Albert Einstein propone a la luz compuesta por partículas o fotones (  ), esto es, le otorga una concepción cuántica, lo cual permite explicar los resultados experimentales. Albert Einstein 1879(Ulm)-1955(Princenton) Luz clásica Energía dispersada en toda la  cuántica  e Energía localizada en el fotón, 
  11. 11. Montaje experimental sencillo: Asumiendo conservación de la energía, Intensidad I e s : fotoelectrones UV Superficie metálica E k  E k,max A V Luz:I,  e -
  12. 12. Los resultados experimentales se muestran a continuación, en i) la relación lineal entre E k,max -  muestra la frecuencia umbral o de corte y en la pendiente el valor de h, en ii) que la intensidad no influye la E k,max y la iii) mientras mas energético el fotón el e - adquiere mayor E k,max . E k,max    c =  u  c =  u : Frecuencia de corte o  umbral i)
  13. 13. + - E K,MAX iii) ii) I 2 >I 1
  14. 14. iii) EFECTO COMPTON Efecto descrito en 1923 por A H Compton, donde se informa acerca de la dispersión de  s RX por un blanco de grafito. La teoría clásica indica que la dispersión estaría dependiendo tanto de la intensidad de radiación así como del tiempo de exposición, lo cual es desbaratado por el experimento. Recordando que la teoría clásica indica que la emisión {dispersión} es producida por oscilación de e - s , el proceso se representaba de la siguiente forma, A H Compton 1892(Ohio)-1962(Berkeley) θ sustancia radiación θ   ’ e-
  15. 15. Sin embargo, A Compton describe el proceso en una imagen moderna de la radiación, esto es, mediante fotones {A Einstein}, en la cual se producen “choques” entre fotones RX y e - , e-  0  ’ θ Φ A Compton resuelve el problema mediante la teoría de choques relativistas , proponiendo la siguiente ecuación,  c : longitud de onda de Compton   : corrimiento de Compton  0 :  a dispersión “cero”
  16. 16. λ ’ Los experimentos desarrollados por Compton se podrían sintetizar en el siguiente diagrama experimental: Cámara de ionización espectrómetro Grafito colimador  o θ λ ’ λ λ I I λ o λ o λ ’  ´  1  2 W RX
  17. 17. λ ’: Espectrómetro de cristal giratorio I : I registrada en la cámara de ionización Esta extensión de los fotones de luz { A Einstein} a fotones del espectro EM ,  EM , {A Compton} , permite intensificar los marcos conceptuales que se producirían entre 1925-26 , para formalizar la Física Cuántica, esto es, los formalismos de Heisenberg y Schroedinger.  ´ α α  ´ Estructura de Red Cristalina P
  18. 18. Estos espectros de emisión-absorción discretos, de gases de elementos a baja presión, se conocían desde 1850, a raíz del auge de la termodinámica que estudiaba a los gases ideales. Estos gases emitían bajo descarga, debido a la diferencia de potencial que se les aplicaba. En 1885 se propone una ecuación empírica que describe las λ {visible} en la emisión de una muestra de H. JJ Balmer propuso la siguiente ecuación, iv) ESPECTRO DE EMISIÓN Y ABSORCIÓN T Radiación Gas λ I λ λ 1 λ 2 λ 3 λ 4 Radiación CN
  19. 19. Serie de Balmer ; n= 3,4,… R H : constante de Rydberg, R H = 1,0973732 * 10 7 Visible y UV Espectros de absorción y emisión del Hidrógeno 
  20. 20. Posteriormente, en base a este reporte, se proponen otras ecuaciones que justifican diversas series en los espectros de emisión del H, ; n= 2,3,4,… ; n= 5,6,… ; n= 4,5,… Serie de Lyman Serie de Paschen Serie de Brackett UV IR IR
  21. 21. La importancia de estos espectros radica en que son propios de cada elemento, tanto en su versión de emisión como de absorción, 
  22. 22. La técnica espectroscópica de absorción permite identificar la composición tanto cualitativa como cuantitativa de las sustancias o materia en general,
  23. 23. 2.3) Modelo de Bohr ESPECTROS ATÓMICOS Explicación empírica: * Series de Lyman, Balmer, Paschen y Brackett En 1913, Niels Bohr propone un modelo de átomo de H, en función a estos resultados así como por el conocimiento de ciertos valores físicos ya determinados, por ejemplo, la energía de ionización del H,  E ionización aproximadamente 13,6 eV N Bohr 1885-1962 (Copenhague)
  24. 24. La teoría de Bohr propone un modelo semiclásico del átomo de H, basado en 4 postulados: 1.- El e - orbita al p + circularmente debido a la fuerza eléctrica ( clásico) 2.- Estas órbitas electrónicas son estables, esto es, el e - no radía energía (no clásico) 3.- La radiación de energía del e - sólo se produce cuando cambia de órbita ( cuántico) 4.- Las órbitas electrónicas cumplen la cuantización del momento angular (L) (cuántico)
  25. 25. Los argumentos 3º y 4º son los que produjeron la cuantización de los radios orbitales y de la energía, r p e De la energía mecánica del sistema ,
  26. 26.  FI : Tierra - Sol r n r m E<0 De la condición de cuantización de L ,
  27. 27. Si esta r(n) se reemplaza en la ecuación de energía, se obtienen los E = E(n),
  28. 28. La cuantización de la energía conduce a una energía (-E 1 ) que ya se conocía, esto es, la energía de ionización del átomo de Hidrógeno, E misión de energía E 2 E 3 E 4 Balmer E 1 = -13,6 eV E(eV)
  29. 29. Para la comprobación de las ecuaciones de las series se usa el postulado 3º,
  30. 30. Las series ahora son entendidas como producidas por las transiciones electrónicas, entre los diversos niveles de energía, tal como se muestra en la figura,
  31. 31. Bohr extiende su modelo del H a átomos tipo H (hidrogenoides) , He + , Li ++ , caracterizados por sus Z,

×