El documento resume conceptos clave de la física clásica y cuántica. Explica que la mecánica cuántica surgió para explicar el comportamiento de la materia a nivel atómico y subatómico. Presenta el modelo atómico de Bohr, el cual introdujo la cuantización de las órbitas electrónicas y permitió comprender mejor la estructura del átomo.

1. José Alfredo Mendoza Heredia
Morelia, Michoacán a 08 de octubre de 2012

2. Física Clásica
Se denomina física clásica a la física basada en
los principios previos a la aparición de la
mecánica cuántica. Incluye estudios del
electromagnetismo, óptica, mecánica y
dinámica de fluidos, entre otras.

3. Mecánica Cuántica
 La mecánica cuántica es una de las ramas
principales de la Física y uno de los más grandes
avances del siglo XX en el conocimiento humano.
 Explica el comportamiento de la materia y de la
energía.
 Su aplicación ha hecho posible el descubrimiento y
desarrollo de muchas tecnologías, como por ejemplo
los transistores, componentes ampliamente utilizados
en casi todos los aparatos que tengan alguna parte
funcional electrónica.

4. Sistema Físico
• Un sistema físico es un agregado de objetos o
entidades materiales entre cuyas partes existe
una conexión o interacción de tipo causa-
efecto (causal).
• Todos los sistemas físicos se caracterizan por:
– Tener una ubicación en el espacio-tiempo.
– Tener un estado físico definido sujeto a evolución temporal.
– Poderle asociar una magnitud física llamada energía.

5. Cuantización
• En física, una cuantización es un
procedimiento matemático para construir un
modelo cuántico para un sistema físico a
partir de su descripción clásica.

6. Niels Henrik David Bohr (Copenhague, 7 de
octubre de 1885 – Ibíd, 18 de noviembre de
1962).
Fue un físico danés que realizó contribuciones
fundamentales para la comprensión de:
LA ESTRUCTURA DEL ÁTOMO
LA MECÁNICA CUÁNTICA.

7. En 1916, Bohr comenzó a ejercer como
profesor de Física Teórica en la
Universidad de Copenhague, consiguiendo
los fondos para crear el Instituto
Nórdico de Física Teórica, que dirigió
desde 1920 hasta su fallecimiento.

8. Basándose en las teorías de Rutherford
(átomo de Rutherford) publicó su modelo
atómico (Modelo atómico de Bohr) en
1913, introduciendo la teoría de las
órbitas cuantificadas, que en la teoría
mecánica cuántica consiste en las
características que, en torno al núcleo
atómico, el número de electrones en cada
órbita aumenta desde el interior hacia el
exterior.

9. En su modelo, además, los
electrones podían caer (pasar de
una órbita a otra) desde un orbital
exterior a otro interior, emitiendo un
fotón de energía discreta, hecho
sobre el que se sustenta la
mecánica cuántica.

10. En 1922 recibió el Premio Nobel de Física por sus
trabajos sobre la estructura atómica y la radiación.
Numerosos físicos, basándose en este
principio, concluyeron que la luz presentaba una
dualidad onda-partícula mostrando propiedades
mutuamente excluyentes según el caso.

11. MODELO ATÓMICO DE BOHR
El modelo atómico de Bohr o de Bohr-Rutherford es un
modelo clásico del átomo, pero fue el primer modelo atómico
en el que se introduce una cuantización a partir de ciertos
postulados .
Fue propuesto en 1913 por el físico danés Niels Bohr, para
explicar cómo los electrones pueden tener órbitas estables
alrededor del núcleo y por qué los átomos presentaban
espectros de emisión característicos (dos problemas que
eran ignorados en el modelo previo de Rutherford). Además
el modelo de Bohr incorporaba ideas tomadas del efecto
fotoeléctrico, explicado por Albert Einstein en 1905.

12. EJEMPLO DEL MODELO DE BOHR DEL ÁTOMO DE
HIDROGENO
Los electrones residen en distintos orbitales alrededor
del núcleo.
Sólo órbitas de cierto radio son permitidos.
Sólo órbitas de ciertos niveles de energía son
permitidos.

13. Cada valor de “n” corresponde a una órbita, el radio de la órbita incrementa
conforme “n” incrementa.
n=1 Órbita más cercana al núcleo. Mayor energía negativa (menor) energía =
más estable.
Conforme “n” incrementa, la energía asociada con las órbitas se vuelve más y
más negativa, hasta que el electrón completamente se separa del núcleo
(energía-cero).
Energía debe ser absorbida (positiva)
por un electrón que transite de un
estado bajo de energía a un estado de
energía alto.
Energía debe ser emitida (negativa) por
un electrón que transite de un estado
alto de energía a un estado de energía
bajo.

14. ¿Cuál es el cambio de energía cuando un electrón
se relaja de un estado n=3 a un estado n=2? ¿La
energía es absorbida o emitida? ¿Cuál es la longitud
de onda de la luz asociada con esta transición?

15. Como el valor de ∆E es negativo, la energía fue
emitida.
La energía siempre será liberada cuando exista una
transición de un estado alto de energía a un estado
bajo de energía (n=3  n=2).

16. ¿Cuál es la longitud de onda de la luz
asociada con esta transición?
h=constante de Planck
c=velocidad de la luz
v=frecuencia
ʎ=longitud de la luz

17. Conclusiones
• Gracias a las contribuciones de Niels Bohr la estructura del átomo y la Mecánica Cuántica
pueden ser mejor comprendidas.
• El modelo atómico de Bohr fue el primer modelo atómico en el que se introduce una
cuantización.
• El electrón del átomo de hidrógeno presenta únicamente ciertos estados
estacionarios(órbitas fijas en que se mueve el electrón) de movimiento definido, que le son
permitidos.
• Cada uno de estos estados tiene una energía fija y definida.
• Cuando el electrón se encuentra en uno de esos estados estacionarios no irradia, pero al
cambiar de un estado de alta energía a otro de menor energía (HV) es igual a la diferencia de
energía entre los dos estados.
E1-2 = E2 - E1 = hv.
• En cualquiera de los estados estacionarios en electrón se mueve siguiendo una órbita circular
alrededor del núcleo.
• A través de la fórmula se pueden conocer los cambios de energía de un
electrón.