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De la Física Clásica a la Teoría Cuántica
Commentarios agosto 26, 2020
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De la Física Clásica a la Teoría Cuántica

Los primeros intentos de los físicos del siglo xix para comprender el comportamiento de los átomos y las moléculas no fueron exitosos del todo. Al suponer que las moléculas se comportan como pelotas que rebotan, los físicos fueron capaces de predecir y explicar algunos fenómenos macroscópicos, como la presión que ejerce un gas. Sin embargo, este modelo no era satisfactorio para entender del todo la estabilidad de las moléculas, es decir, no podía explicar qué fuerzas mantenían unidos a los átomos. Pasó mucho tiempo para que se descubriera (y aún más para que se aceptara) que las propiedades de los átomos y las moléculas no son gobernadas por las mismas leyes físicas que rigen los objetos más grandes.


La nueva era de la física


La nueva era de la física comenzó en 1900 con el joven físico alemán Max Planck. Al examinar los datos de la radiación que emitían los sólidos calentados a diferentes temperaturas, Planck descubrió que los átomos y las moléculas emiten energía sólo en cantidades discretas o cuantos. Los físicos siempre habían supuesto que la energía era un proceso continuo y que en el proceso de radiación se podía liberar cualquier cantidad de energía. La teoría cuántica de Planck revolucionó la física. Sin duda, la serie de investigaciones que siguió a este descubrimiento modificó para siempre el concepto de la naturaleza.


Propiedades de las ondas


Para comprender la teoría cuántica de Planck, es necesario tener cierto conocimiento acerca de la naturaleza de las ondas. Podemos pensar en una onda como una alteración vibracional mediante la cual se transmite la energía. Las propiedades básicas de una onda se ilustran con un tipo muy conocido de ondas: las del agua (figura 1). La variación regular de las crestas y los valles hace posible percibir la propagación de las ondas.


Figura 1. Ondas de agua oceánica

Propiedades de una onda


Las propiedades características de las ondas son su longitud y altura, así como el número de ondas que pasan por determinado punto en un segundo (figura 2). La longitud de onda􏰂 (lambda), es la distancia entre puntos iguales de ondas sucesivas. La frecuencia􏰃 (nu), es el número de ondas que pasan por un punto particular en un segundo. La amplitud de la onda es la distancia vertical de la línea media de una onda a su cresta o a su valle.


Figura 2. a) Longitud de onda y amplitud. b) Dos ondas que tienen diferente longitud de onda y frecuencia. La longitud de onda de la onda superior es tres veces mayor que la de la onda inferior, pero su frecuencia es sólo un tercio de la que tiene la onda inferior. Ambas tienen la misma velocidad y amplitud.


Velocidad de una onda


La velocidad es otra de las propiedades importantes de una onda, que depende del tipo de onda y el medio en el cual viaja (por ejemplo, aire, agua o vacío). La velocidad (u) de una onda es el producto de su longitud y frecuencia:


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