La teoría cuántica surge para describir el mundo microscópico. Max Planck y Werner Heisenberg realizaron contribuciones fundamentales al establecer que la energía solo puede ser emitida o absorbida en cantidades discretas llamadas cuantos, y que no es posible especificar con exactitud simultáneamente la posición y el momento de una partícula subatómica. La mecánica cuántica explica el comportamiento de la materia y la energía a nivel subatómico.

1. T E O R Í A C U Á N T I C A.

2. TEORÍA CUÁNTICA.
Surge una nueva física que
describe el mundo
microscópico.
Mecánica cuántica.
• Max Planck.
• Werner Heisenberg.

3. Teoría Física, basada en la utilización del
concepto de unidad cuántica para
describir las propiedades dinámicas de las
partículas subatómicas y las interacciones
entre la materia y la radiación.

5. •Físico Alemán, Max Planck
Materia sólo puede emitir o absorber energía
en pequeñas unidades discretas llamadas
CUANTOS.
• Físico Alemán Werner Heisenberg.
No es posible especificar con exactitud
simultáneamente la posición y el momento
lineal de una partícula subatómica.

6. INTRODUCCIÓN AL CUANTO
D E P L A N C K.
El primer avance por parte Planck sobre el concepto de
cuanto, fue el resultado de los estudios de la radiación del
cuerpo negro realizados por los físicos en los últimos años
del siglo XIX .
MAX PLANCK.

7. HIPÓTESIS DE PLANCK.
Su hipótesis fue que “la energía sólo es radiada en cuantos
cuya energía es hu, donde u es la frecuencia de la
radiación y h es el ‘cuanto de acción’.”
Lo que postuló Planck, INTERCAMBIO DE ENERGÍA, debía
suceder de una manera discontinua, es decir, a través de la
emisión y absorción de cantidades discretas de energía,
que hoy denominamos “quantums” de radiación.

8. CONCEPTO DEL CUERPO NEGRO.
Objeto que absorbe toda la luz que incide sobre él no
reflejaría ninguna y, por consiguiente, parecería negro.
Lord Rayleigh, un físico inglés, halló en la última
década del siglo pasado una ecuación basada en el
comportamiento que se le atribuía por entonces a la luz.
Sus resultados parecían demostrar que cuanto más
corta era la longitud de onda, más luz debería emitirse.

9. En 1899 otro físico alemán, Max Planck. Planck pensó que la
luz quizá era radiada sólo en porciones discretas. Como no
sabía qué tamaño podrían tener estas porciones, las llamó
quanta.
En 1913, el físico danés Niels Bohr aplicó la teoría
cuántica a la estructura atómica. Bohr afirmó que un
electrón sólo podía emitir energía en cantidades fijas y
discretas, es decir en cuantos enteros.

10. M E C Á N I C A C U Á N T I C A.
Es una de las ramas principales de la física que explica el
comportamiento de la materia y de la energía.
Se considera también mecánica cuántica, a la parte de ella
misma que no incorpora la relatividad en su formalismo,
tan sólo como añadido mediante teoría de perturbaciones.

11. ¿EN QUÉ CONSISTE LA MECÁNICA
CUÁNTICA?
Los sistemas atómicos y las partículas elementales no se pueden
describir con las teorías que usamos para estudiar los cuerpos
macroscópicos (como las rocas, los carros, las casas, etc). Esto de
debe a un hecho fundamental respecto al comportamiento de las
partículas y los átomos que consiste en la imposibilidad de medir
todas sus propiedades simultáneamente de una manera exacta. Es
decir en el mundo de los átomos siempre existe una INCERTIDUMBRE
que no puede ser superada. La mecánica cuántica explica este
comportamiento.

12. Imagen ilustrativa de la dualidad onda-partícula, en el cual se
puede ver cómo un mismo fenómeno puede tener dos
percepciones distintas.

13. ¿ENTONCES QUÉ DICE LA MECÁNICA CUÁNTICA?
El tamaño de un núcleo
atómico es del orden de
10-13 centímetros.

14. ¿PODEMOS IMAGINAR ÉSTO?
Veamos que propone la mecánica cuántica:
El intercambio de energía entre átomos y partículas solo puede ocurrir en
paquetes de energía de cantidad discreta (Fuerzas e Interacciones)
Las ondas de luz, en algunas circunstancias se pueden comportar como si
fueran partículas ( fotones).
Las partículas elementales, en algunas circunstancias se pueden comportar
como si fueran ondas.
Es imposible conocer la posición exacta y la velocidad exacta de una partícula al
mismo tiempo.

15. Además la mecánica cuántica es la
teoría científica que ha proporcionado
las predicciones experimentales más
exactas hasta el momento, a pesar de
estar sujeta a las probabilidades.

16. EL ÁTOMO DE BOHR.
En 1911, Rutherford estableció la
existencia del núcleo atómico.
Supuso que cada átomo está
formado por un núcleo denso y con
carga positiva, rodeado por electrones
cargados negativamente que giran en
NIELS BOHR.
torno al núcleo.
La aplicación de la teoría de Bohr a átomos con más de un electrón
resultó difícil.

17. Un átomo tiene una dimensión del orden de 10-9 m. Está compuesto
por un núcleo relativamente pesado (cuyas dimensiones son del
orden de 10-14 m) alrededor del cual se mueven los electrones, cada
uno de carga –e (1.6 10-19 C), y de masa me (9.1·10-31 kg).
Consideremos dos electrones
separados una distancia d, y
comparemos la fuerza de repulsión
eléctrica con fuerza de atracción
entre sus masas.

18. El núcleo está compuesto por protones y neutrones.
El número de protones coincide con el número de electrones en un
átomo neutro.
La masa de un protón o de un neutrón es aproximadamente 1850
veces la de un electrón.

19. Niels Bohr aplicó la idea de cuantización a la estructura del átomo,
logrando resolver el grave problema de la estabilidad en el modelo de
Rutherford y explicando el espectro atómico.
Para ello, propuso que la energía de un electrón ligado a un núcleo
atómico no puede ser cualquiera sino que sólo toma ciertos valores
discretos, que surgen a partir de exigir la cuantización del impulso
angular en unidades de la constante de Planck.

20. De esta forma existen ciertas órbitas estables, o niveles de
energía, en las cuales el electrón no emite radiación
electromagnética y por lo tanto no pierde energía como
sucede en la descripción clásica.
En el modelo de Bohr reproduce muy fielmente el espectro
de radiación observado del átomo de Hidrógeno.

21. RELATIVIDAD ESPECIAL
Un nuevo concepto del espacio y del
tiempo.
Antes considerados como absolutos, es
decir, inmutables, ahora son entidades
dinámicas que pueden modificarse.
Albert Einstein:
• Las leyes de la naturaleza son las
mismas en todos lados
• la luz viaja a una velocidad constante
e independiente del marco de
referencia
ALBERT EINSTEIN.

22. CONSECUENCIAS PARA LA CIENCIA.
Todas las teorías físicas tienen que ser consistentes con la
mecánica cuántica y con la relatividad especial.
Nuevos experimentos determinan que además existen al
menos otras dos fuerzas!!
Nuclear débil.
Nuclear Fuerte.

23. ¿Y LA GRAVEDAD?.....
La teoría de la gravedad Newtoniana no es compatible con
las relatividad especial ni con la mecánica cuántica.
En 1916 Albert Einstein presenta una nueva teoría de la
gravedad, la Relatividad General.

24. E L U N I V E R S O.
Sabemos algunas cosas del universo.
Nuestra idea del universo ha cambiado radicalmente en los últimos
400 años.
• Esto ha cambiado la vida de los seres humanos. Ha repercutido en
TODAS sus actividades.
Entre más exploramos, surgen nuevos misterios.
Sigamos mirando el cielo y tratemos de entenderlo.