Partículas y Ondas (Universo Mecánico 50)
Summary
TLDREste guion revela la transición de la física clásica a la cuántica. Explica cómo la luz, a pesar de ser una onda, también se comporta como partículas llamadas fotones. Se discute la ecuación de Planck y el efecto fotoeléctrico de Einstein, que confirma la existencia de los paquetes de energía de Planck. Además, se presenta la idea de de Broglie de que las partículas pueden tener propiedades ondulatorias, lo que lleva a la formulación de la mecánica ondulatoria de Schrödinger. Finalmente, se explica cómo la incertidumbre de Heisenberg establece un límite fundamental en la precisión con la que se pueden conocer la posición y la cantidad de movimiento de una partícula.
Takeaways
- 🔬 El doctor Max Planck se dio cuenta de que la teoría de Maxwell no podía explicar por qué los cuerpos brillantes emitían menos luz a frecuencias más altas.
- 🌡️ La temperatura de un cuerpo influye en el color que emite, un fenómeno que llevó a la formulación de la ecuación de Planck.
- 💡 La ecuación de Planck sugiere que la energía de la luz está relacionada con su frecuencia, lo que plantea la idea de que la luz es absorbida y emitida en paquetes discretos de energía.
- 🌞 El efecto fotoeléctrico, que describe cómo los electrones son liberados de un metal por la luz ultravioleta, fue explicado por Albert Einstein y confirmó la existencia de los paquetes de energía de Planck como partículas en el campo electromagnético.
- 🌊 La dualidad onda-partícula de la luz fue planteada por Louis de Broglie, lo que sugiere que las partículas como los electrones pueden comportarse como ondas.
- 🌀 La teoría de Schrödinger, basada en la idea de de Broglie, describe la naturaleza de los electrones y la luz como ondas que pueden estar concentradas en un lugar específico, pero no son ni partículas ni ondas puras.
- 🔄 La teoría de Bohr del átomo se amplió con la idea de que los electrones existen en órbitas de tamaños determinados, lo que se relaciona con las longitudes de onda enteras de las ondas electrónicas.
- 🎲 La mecánica cuántica, que describe el comportamiento de las partículas a pequeña escala, se basa en probabilidades y no puede predecir con certeza la posición o la cantidad de movimiento de una partícula.
- 🚫 El principio de incertidumbre de Heisenberg establece que no se puede conocer simultáneamente la posición y la cantidad de movimiento de una partícula con precisión absoluta.
- 👓 La polarización de la luz, que es una propiedad ondulatoria, también puede ser explicada en términos de partículas, donde los fotones de luz tienen una cierta probabilidad de pasar a través de un filtro polarizado dependiendo de su orientación.
Q & A
¿Qué problema desconcertante de la estructura del átomo llevó a los científicos a buscar nuevas ideas?
-El problema desconcertante era explicar el comportamiento de los cuerpos brillantes y su emisión de luz en función de su temperatura, lo cual no podía ser explicado por la teoría de Maxwell.
¿Qué fenómeno común desencadenó la curiosidad científica de Max Planck?
-El fenómeno de la bombilla incandescente y cómo el color de la luz cambia con la temperatura del filamento.
¿Cuál fue la ecuación que Max Planck escribió para explicar la emisión de luz por los cuerpos brillantes?
-La ecuación de Planck establece que la energía de la luz es igual a una constante (h) multiplicada por la frecuencia (f): E = h * f.
¿Qué fenómeno demuestra la dualidad onda-partícula de la luz?
-El efecto fotoeléctrico, donde los electrones son liberados de un metal al ser golpeados por luz ultravioleta, demuestra la naturaleza discreta y particulada de la luz.
¿Cómo contribuyó Albert Einstein a la comprensión del efecto fotoeléctrico?
-Einstein explicó el efecto fotoeléctrico sugiriendo que los electrones pueden ganar suficiente energía para escapar del metal si absorben paquetes de luz (fotones) con energía suficiente.
¿Qué implicación tuvo la ecuación de Einstein para la teoría de la relatividad y la física cuántica?
-La ecuación de Einstein del efecto fotoeléctrico confirmó la existencia de los fotones y estableció una conexión entre la energía de una partícula y la frecuencia de su onda, lo que apoyaba la teoría de la relatividad y la física cuántica.
¿Cuál fue la pregunta crucial que Louis de Broglie formuló en la década de 1920?
-Louis de Broglie formuló la pregunta de si, como las ondas de luz pueden ser particulas, es posible que las partículas como los electrones también puedan ser ondas.
¿Qué teoría desarrolló Erwin Schrödinger basándose en la idea de Louis de Broglie?
-Erwin Schrödinger desarrolló la mecánica ondulatoria, una teoría que describe la naturaleza de las partículas subatómicas como ondas y utiliza la ecuación de Schrödinger para predecir el comportamiento de estas partículas.
¿Qué principio fundamental de la naturaleza propuso Werner Heisenberg?
-Werner Heisenberg propuso el principio de incertidumbre, que establece que es imposible conocer simultáneamente la posición exacta y la cantidad de movimiento exacta de una partícula.
¿Cómo se relaciona la constante de Planck con el principio de incertidumbre de Heisenberg?
-La constante de Planck (h) aparece en la relación del principio de incertidumbre, donde el producto de la incertidumbre en la posición (Δx) y la incertidumbre en la cantidad de movimiento (Δp) es aproximadamente igual a la constante de Planck (h/4π).
¿Qué demostración se describe al final del guion para ilustrar cómo funciona la polarización de la luz?
-Se describe una demostración con cristales de polaroid para ilustrar cómo la luz puede ser polarizada en una única dirección y cómo la rotación de los cristales afecta la cantidad de luz que pasa a través de ellos.
Outlines
🔬 La luz y la física moderna
Este párrafo introduce el problema histórico de la estructura del átomo y cómo la luz jugó un papel crucial en su estudio. Se describe cómo la luz de diferentes temperaturas produce colores específicos y cómo Max Planck, al intentar explicar este fenómeno, formuló la ecuación que relaciona la energía de la luz con su frecuencia, dando lugar a la constante de Planck. La teoría de Planck sugiere que la luz es absorbida y emitida en paquetes discretos de energía, lo que plantea una nueva y fundamental verdad sobre la naturaleza de la luz.
🌌 El efecto fotoeléctrico y la luz como partículas
El párrafo explora el efecto fotoeléctrico, donde la luz ultravioleta provoca la descarga de electrones en un electroscopio, lo que confirma la teoría de Planck y sugiere que la luz viaja en paquetes de energía conocidos como fotones. Albert Einstein, al explicar el efecto fotoeléctrico, ganó el Premio Nobel de Física. La ecuación del efecto fotoeléctrico de Einstein y la verificación experimental de Robert A. Millikan se mencionan para demostrar que la luz ultravioleta puede proporcionar la energía necesaria para que los electrones escapen de un metal.
🌉 Ondas y partículas: la dualidad de la luz
Aquí se plantea la idea de que las partículas, como los electrones, pueden tener propiedades ondulatorias, lo que llevó a Louis de Broglie a sugerir que la energía de una partícula está relacionada con la frecuencia de su onda y su cantidad de movimiento con la longitud de onda. Esta idea fue radical y sugirió que las partículas pueden comportarse como ondas, lo que se confirmó experimentalmente al observar que los haces de electrones pueden producir patrones de interferencia similares a los de la luz.
🌐 La mecánica ondulatoria y el modelo atómico de Bohr
Se explica cómo la idea de de Broglie, que los electrones son ondas, ayudó a explicar el modelo atómico de Niels Bohr, donde los electrones solo pueden existir en órbitas de tamaños específicos. La longitud de onda de las ondas del electrón en estas órbitas se relaciona con longitudes de onda enteras, lo que produce interferencias constructivas y se refuerza en cada órbita. La mecánica ondulatoria de Erwin Schrödinger y cómo se relaciona con el trabajo de de Broglie se menciona para describir la naturaleza de los fotones y electrones.
🎲 La naturaleza probabilística de la luz y las partículas
Este párrafo discute cómo la luz, aunque formada por partículas individuales llamadas fotones, puede producir patrones de interferencia similares a las ondas debido a las probabilidades subyacentes. Max Born sugiere que las estructuras que producen los fotones se rigen por probabilidades que crean interferencias ondulatorias. Werner Heisenberg amplía esta idea al introducir el principio de incertidumbre, que establece un límite en la precisión con la que se pueden conocer simultáneamente la posición y la cantidad de movimiento de una partícula.
🕵️♂️ La polarización de la luz y la física cuántica
Se presenta un experimento de polarización de la luz que demuestra cómo la luz, que es una onda transversal, puede ser polarizada para oscilar en una sola dirección usando filtros polaroid. La explicación incluye cómo la luz no polarizada se ve afectada por los filtros polaroid y cómo la luz polarizada se comporta tanto como una onda como una partícula. El experimento muestra cómo la luz que pasa a través de dos filtros polaroid se ve afectada por la orientación de los filtros y cómo esto se relaciona con la naturaleza ondulatoria y la naturaleza de partícula de la luz.
Mindmap
Keywords
💡partículas
💡ondas
💡Max Planck
💡constante de Planck
💡efecto fotoeléctrico
💡Albert Einstein
💡Louis de Broglie
💡Erwin Schrödinger
💡principio de incertidumbre de Heisenberg
💡polarización
Highlights
La luz y los cuerpos brillantes tienen un comportamiento similar que depende de la temperatura.
El doctor Max Planck se dio cuenta de la necesidad de nuevas ideas para explicar la estructura del átomo.
La teoría de Maxwell no podía explicar por qué los cuerpos brillantes se ponían de color rojo al calentarse.
Planck escribió una ecuación que relacionaba la energía de la luz con su frecuencia.
La ecuación de Planck sugiere que la luz es absorbida o emitida en paquetes discretos de energía.
El efecto fotoeléctrico fue una evidencia clave que confirmó la teoría de Planck.
Albert Einstein explicó el efecto fotoeléctrico y ganó el Premio Nobel de Física por su trabajo.
La ecuación del efecto fotoeléctrico de Einstein describe cómo los electrones pueden escapar de un metal.
La luz viaja en ondas, pero también puede estar constituida por partículas llamadas fotones.
Louis de Broglie propuso que las partículas pueden tener propiedades ondulatorias.
La teoría de de Broglie sugiere que la cantidad de movimiento de una partícula está relacionada con la longitud de onda.
La idea de de Broglie ayudó a explicar las órbitas de electrones en el modelo de Bohr del átomo.
Erwin Schrödinger desarrolló la mecánica ondulatoria basada en las ideas de de Broglie.
La luz causa interferencia de ondas al pasar por rendijas, lo que demuestra su naturaleza ondulatoria.
Max Born explicó que la luz, aunque formada por partículas, produce estructuras que se rigen por probabilidades ondulatorias.
Werner Heisenberg formuló el principio de incertidumbre, que establece límites en la precisión de la medición de la posición y la cantidad de movimiento de una partícula.
La búsqueda de la verdad llevó a Max Planck al corazón de la física cuántica, aunque él y Einstein no aceptaron sus implicaciones profundas.
La física moderna sigue la teoría cuántica, que es una combinación de la física clásica y la teoría cuántica.
La polarización de la luz se puede demostrar con gafas de sol Polaroid, mostrando su naturaleza ondulatoria.
La polarización también se puede explicar desde la perspectiva de las partículas, donde los fotones tienen una probabilidad de pasar a través de filtros polarizados.
Transcripts
partículas y ondas
a principios de este siglo un reducido
número de científicos comenzaron a darse
cuenta de que nuevas y atrevidas ideas
serían necesarias para resolver el
desconcertante problema de la estructura
del átomo
pero incluso antes de eso aparecieron
indicios de que había algo que iba mal
esos indicios vinieron del lugar más
inesperado posible
al principio fue la luz
con el tiempo fue una bombilla y el
hecho de que cuanto más caliente es de
su filamento con más intensidad brilla
quien habría podido pensar que un
fenómeno tan corriente podría poner en
ascuas la imaginación científica
de hecho todos los cuerpos brillantes
desde el carbón en un horno hasta una
brasa en el fuego desde el hierro
fundido en una acería hasta el filamento
de una bombilla incandescente
tienen un comportamiento muy semejante
independientemente del material de que
está hecho el color con que brilla un
cuerpo depende solamente de su
temperatura
en realidad si todos esos cuerpos
tuviesen la misma temperatura brillarían
con el mismo color
es un hecho sorprendente y en alemania
el doctor max planck pensó que merecía
una buena explicación
en su autobiografía escribió
siempre he considerado la búsqueda del
absoluto como la meta más elevada de
toda la actividad científica y añadió
y me puse a trabajar con pasión y así
necesario decir que su trabajo le iba a
la medida
el problema de plank resultaba de
aplicar la teoría de maxwell para
predecir la cantidad de luz que un
cuerpo brillante irradiaría a cada
frecuencia
por supuesto la teoría de james clerk
maxwell era todavía la última palabra
sobre la luz y otras formas de radiación
electromagnética
y con razón
pero no podía explicar el hecho de que
cuando un cuerpo se calienta lo
suficiente como para que brille se ponga
de color rojo porque porque no emitía
también una luz de frecuencia más alta
una luz azul
porque en todos los cuerpos brillantes
había menos luz a una frecuencia más
alta
la intuición le decía plank que todo
tendría explicación se hiciera falta más
energía para producir luz a frecuencias
más altas
aun cuando en la teoría de maxwell no
había nada que sugiriera que la energía
de la luz podía estar relacionada con su
frecuencia blank escribió una ecuación
que plasmarse su intuición
la energía de la luz es igual a una
constante h multiplicada por la
frecuencia f
blank no emprendió esa tarea para
desafiar las leyes de la física por el
contrario su intención era preservar no
destruir la teoría de maxwell
en su intento plan que dio una solución
que resultó ser notablemente semejante a
la solución dada al viejo problema de la
velocidad instantánea
en ese caso era una cantidad que
tendería a cero en exactamente el
momento preciso del cálculo
si sucediese lo mismo en la teoría de
plan
las ecuaciones de maxwell serían
compatibles con la evidencia
experimental y el problema de la
radiación estaría resuelto
pero h no tendía a cero en lugar de
anularse como plan que esperaba resultó
que tenía un valor definido
cuando encontró ese valor llamado ahora
constante de planck encontró algo más
importante que una explicación a los
cuerpos brillantes
encontró una verdad nueva y fundamental
sobre la naturaleza la luz es absorbida
o emitida en paquetes discretos de
energía lo mismo en el caso de un
dispositivo eléctrico que en el caso del
sol
la idea era radical y perturbadora pero
estaba al llegar a una evidencia que la
confirmaría y aún hoy podemos ver esa
evidencia en el comportamiento de un
electroshock opio de panes de oro
cuando el elector copio está cargado la
alaminilla se eleva y se mantiene en
alto hasta que es alcanzada por un rayo
de luz ultravioleta
[Música]
una pieza corriente de vidrio deja pasar
la luz visible pero impide el paso de la
luz ultravioleta de alta frecuencia
cuando se interpone el vidrio el electro
es copió no se descarga pero cuando
quitamos el vidrio la alaminilla vuelve
a caer esto prueba que la luz
ultravioleta hace su tarea y se llama
efecto fotoeléctrico
fue la explicación del efecto
fotoeléctrico y no su teoría de la
relatividad lo que haría que albert
eisntein ganara el premio nobel de
física
y en términos modernos esto fue lo que
dijo un electrón para poder escapar de
un metal necesita energía hasta una
cantidad llamada trabajo de extracción
i
[Música]
pero si un electrón absorbe la luz
ultravioleta que llega en un paquete con
la energía dada por la fórmula de plank
entonces puede ganar energía más que
suficiente para escapar del metal
si es así puede salir con energía
cinética igual
x efe - el trabajo de extracción
esta es la llamada ecuación del efecto
fotoeléctrico de einstein
era la solución perfecta y fue
comprobada por robert a millikan en su
laboratorio de chica
cuando me dio las energías de los
electrones despedidos de distintos
metales por luz de diferentes
frecuencias millikan verifico que
mientras que cada metal tiene un trabajo
de extracción diferente la constante de
planck tiene el mismo valor universal
para todos ellos
pero esta explicación del efecto
fotoeléctrico no solo confirmaba la
teoría de plank sino que además mostraba
directamente que los paquetes de energía
ya existían en el campo electromagnético
en otras palabras la luz llega en
partículas partículas que actualmente
reciben el nombre de fotones
pero un momento
un siglo antes tomás jong había probado
que la luz viaje en ondas
es que iba a resultar ahora que la luz
después de todo está constituida por
partículas
quizás todo este asunto de las
partículas y las ondas estaba
necesitando una perspectiva
completamente nueva
louis de broil intentando hacer carrera
en el gobierno francés sacó un título en
historia un nuevo enfoque de la física
verdaderamente nuevo
quizás sea esa la razón por la que en la
década de 1920 él fue el único que
plantea una pregunta crucial
si las ondas de la luz pueden ser
partículas es posible que partículas
tales como los electrones pueden ser
también ondas
al empezar las partículas tienen energía
y cantidad de movimiento mientras que
las ondas tienen frecuencia y longitud
de onda
y evidentemente esas entidades tienen
diferentes tipos de propiedades pero de
boyle sospechaba que había algún tipo de
conexión
y la teoría de plan que había dado una
pista de cuál podía ser max planck había
asociado la energía de una partícula de
luz con la frecuencia de su onda dando
un paso más de droid convino esto con la
energía de una partícula de acuerdo con
la teoría de la relatividad de einstein
igual a m por el cuadrado
esta atrevida combinación de las
propiedades de la onda y de la partícula
sugirió el paso siguiente podrían unas
partículas que viajan a menos velocidad
que la luz tener su cantidad de
movimiento relacionada con la longitud
de onda de broil así lo creía pensaba
que igual que la energía de una
partícula está relacionada con una
frecuencia la cantidad de movimiento de
una partícula está relacionada con una
longitud de onda
[Música]
era una idea radical
no solo las ondas de la luz pueden
comportarse como partículas sino que las
partículas pueden comportarse como ondas
pero antes de un año los experimentos se
habían verificado que los haces de
electrones podían ser disfrutados en
forma muy similar a los rayos de luz
e incluso más la idea de the brain
pareció explicar uno de los aspectos más
misteriosos del modelo de nils board de
latón
[Música]
la teoría de por qué estaba construida
sobre la idea de que los electrones
solamente pueden existir en órbitas de
determinados tamaños sólo en esas
órbitas y en ningún otro lugar entre
ellas
[Música]
y
pero si se consideran los electrones
como ondas dando vueltas alrededor del
núcleo tienen que existir en órbitas
cuya longitud crezca según longitudes de
onda enteras
de esa forma cada órbita consiste en
ondas del electrón que producen
interferencias constructivas y se
refuerzan a sí mismas en cada órbita
cuando se combinó con las fórmulas de
detroit
esta idea reprodujo con exactitud las
órbitas del modelo de por del átomo
porque el momento cinético de cada
lomita sería un número entero x h con
barra
[Música]
que se define como h / 2
[Música]
en resumidas cuentas la idea de louis de
probar había sido brillante había dado
una explicación profunda y elegante del
modelo de niels bohr del átomo
se había apoyado en una evidencia
experimental sólida y no sorprende que
llevará a otros físicos a profundizar
cada vez más en la naturaleza de la
materia
[Música]
en austria el being rodinger
reflexionando sobre las implicaciones
del trabajo del científico francés
elaboró una teoría propia extraída de
las ideas de the pride
[Música]
una onda tiene una amplitud y una
longitud de onda pero no tiene ni
principio ni final ni nada parecido a la
posición determinada de una partícula
lo que continúa siendo cierto si se la
suma una onda de la misma longitud de
onda ya sea en fase o fuera de fase
pero si se suman ondas de distintas
longitudes se altera la forma resultante
si esas longitudes de onda son próximas
y especialmente si se suman más ondas de
longitudes de onda próximas el resultado
puede ser un tipo de onda concentrada en
una región limitada del espacio
de manera que con una gama de longitudes
de onda y por lo tanto una gama de
cantidades de movimiento se puede
construir algo parecido a una onda
situada en un lugar bastante determinado
[Música]
pero debido a que tiene una gama de
cantidades de movimiento se extiende
cuando se desplaza
no es verdaderamente una partícula y no
es verdaderamente una onda que es
realmente
es la descripción más clara posible de
la naturaleza de los fotones y de los
electrones de la materia que forma el
universo y todo lo que hay en él
y como idea en 1926 fue el corazón y el
alma de la mecánica ondulatoria de
erving rodinger
la luz al pasar por dos rendijas causa
una evidente interferencia de ondas la
cual se revela claramente como una
configuración de franjas luminosas y
oscuras
no hay duda de que la luz es una onda
solamente las ondas se comportan de este
modo de manera que la pregunta es
[Música]
como puede la luz estar formada por
partículas y a pesar de eso producir
interferencias como las ondas si la luz
está formada por partículas fotones
cosas pequeñas e individuales que no
pueden llegar como una estructura
extendida entonces cada partícula tiene
que golpear sobre la pantalla en forma
individual un único punto de luz de aquí
por ejemplo otro fotón allí es imposible
predecir con exactitud dónde aparecerá
un punto pero es posible verlo que
lleguen más fotones a unos lugares que a
otros
[Música]
de hecho hay una probabilidad mayor de
que lleguen más fotones a ciertas zonas
y finalmente debido a esas
probabilidades el resultado será una
determinada estructura de difracción
parecida a una onda y constituida por
partículas
[Música]
esta fue la explicación propuesta por
max board
[Música]
[Risas]
los fotones pueden ser partículas dijo
pero las estructuras que producen se
rigen por probabilidades que crean
interferencias como si se tratara de
ondas
uno de los colegas de por werner
heisenberg llevó esta idea un paso más
adelante dijo
como las partículas están asociadas con
las probabilidades que crean
interferencias lo mismo que las ondas es
imposible conocer tanto la cantidad de
movimiento exacta como la posición
exacta de cualquier partícula al mismo
tiempo la idea puede ser un poco difícil
de captar pero ahí está justamente la
cuestión las partículas al ser ondas al
mismo tiempo son algo difíciles de
captar
es propio de una onda normal con una
determinada longitud de onda al
extenderse por el espacio si esta onda
representa una partícula entonces su
longitud de onda se traduce en una
cantidad de movimiento determinada sin
embargo no hay nada aquí que explique la
ubicación de la partícula
la posición de la partícula se puede
hacer más determinadas sumando una tras
otra ondas de diferentes longitudes pero
cada nueva longitud de onda significa
una nueva cantidad de movimiento en
otras palabras cuanto más se sabe acerca
de la posición de una partícula menos se
puede decir acerca de a dónde va y a qué
velocidad va cuánto más determinada se
hace la posición de la onda menos
determinada se hace la cantidad de
movimiento de la partícula
esa relación delta x multiplicada por
del cape aproximadamente igual a h
recibe el nombre de principio de
incertidumbre de heisenberg
werner heisenberg buscando una verdad
científica más profunda había elevado la
incertidumbre al nivel de un principio
fundamental de la naturaleza
pero la ironía de esta historia está en
otra parte
max planck interesado en buscar algo
universal en la naturaleza de todos los
cuerpos brillantes descubrió que la luz
es irradiada en pequeños paquetes de
energía
[Música]
cuando albert eisntein resolvió el
problema del efecto fotoeléctrico
confirmó que los paquetes de energía de
plank existen como partículas en el
campo electromagnético
combinando los puntos de vista de
plantain stain de broil sugirió que no
sólo las ondas podrían comportarse como
partículas sino que las partículas
podrían comportarse como ondas
ervin rodinger pensó que si se suman un
número suficiente de ondas de diferentes
longitudes el resultado es una onda que
está concentrada en uno u otro lugar
como una partícula
entonces max volvió que mientras que es
evidentemente imposible para una
partícula crear una estructura de onda
visible un grupo de partículas cuyo
comportamiento está determinado por las
probabilidades puede desembocar en una
estructura que se asemeje muchísimo a
una interferencia de ondas
y werner heisenberg yo en ese mismo
hecho el intercambio entre las
características de la luz como partícula
y las características de la luz como
onda cuando las incertidumbres de
posición y cantidad de movimiento se
combinan el producto es aproximadamente
igual a la constante de planck y esto
comienza con la constante de max planck
y cerrando el circuito acaba en la
constante de planck esa es la ironía
la búsqueda de la verdad se convirtió
para planck en un viaje que conducía al
corazón de la física cuántica
sin embargo hasta el final nunca acepto
las profundas implicaciones de su propio
trabajo
y el caso es que tampoco lo hizo albert
einsten quien dijo parece difícil ver
las cartas de dios pero no puedo ni por
un momento creer que el juega a los
dados como pretende la teoría cuántica
actual
harían falta nuevas generaciones de
brillantes científicos jóvenes para
aceptar completamente las implicaciones
asombrosas de la nueva teoría
[Música]
ellas son ronnie obedecen a las leyes de
la mecánica clásica pero adoptan también
la teoría cuántica
hasta ahora nadie puede negar la
perfección teórica de la nueva física ni
el hecho de que realmente funciona
[Música]
tengo aquí una demostración de cómo
funciona la nueva física que es muy
elegante pero tan simple que pueden
hacerla en casa ustedes mismos con unas
gafas de sol polaroid antes de
mostrársela voy a recordarles en qué
consiste la polarización
recuerden que la luz es una onda pero
una onda transversal si tenemos la luz
moviéndose en esta dirección el campo
eléctrico está en realidad oscilando
perpendicularmente a esa dirección ya
sea hacia arriba y hacia abajo ya sea de
lado hacia adentro y hacia fuera de la
pizarra u oblicuamente a esa dirección
de hecho en una bombilla incandescente
ordinaria la luz que emite está
oscilando en todas las direcciones
posibles perpendiculares a la dirección
en la que la luz se propaga
la dirección en la cual oscila la luz se
llama dirección de polarización y una
luz normal no está polarizada
la polarización consiste en permitir que
pasen a través del filtro polaroid de
solamente las oscilaciones del campo
electromagnético en una dirección
determinada ahora voy a intentar
ilustrar selo esto es una fuente de luz
y considera en la luz sobre la pantalla
aquí tenemos un cristal polaroid de si
yo interpongo este cristal polaroid en
el rayo la luz se vuelve un poco más
débil esto se debe en parte a que el
cristal está sucia pero la causa
principal es que el cristal solo permite
que pase la luz que oscila en una
determinada dirección
puedo cambiar la dirección de
polarización girando este mango pero
cuando lo hago
ustedes no notan absolutamente nada en
la pantalla porque el ojo es insensible
a la polarización de la luz
para demostrarles que la luz está
polarizada debo introducir un segundo
cristal polaroid en el rayo lo voy a
hacer pongo aquí el segundo cristal
polaroid
ahora la luz se vuelve de nuevo más
débil pero esta vez es realmente solo
porque el cristal está sucio
este segundo cristal está alineado en la
misma dirección que el primero y así
todo lo que pasa a través del primer
cristal pasa también a través del
segundo para que vean cómo funciona la
polarización debo rotar la dirección de
este segundo cristal cuando lo hago
observen cómo la luz se vuelve más y más
y más débil hasta que ya no pasa luz en
absoluto lo que ocurre ahora es que solo
pasa la luz polarizada en sentido
vertical a través del primer cristal el
segundo cristal dejaría pasar solamente
luz polarizada en sentido horizontal y
no la hay de modo que al no pasar la
pantalla está limpia lo que es más
difícil de comprender es lo que sucede
cuando el segundo cristal está oblicuo
así entonces parte de la luz pasa a
través de él porque la luz que llega
oscila en sentido vertical y éste deja
pasar la luz que oscila de este modo
pero que la víctor tiene una componente
en esa dirección y esa parte del vector
esa parte de la onda pasa a través
esa es la explicación de cómo funciona
un filtro polarizado y es fácil de
comprender
siempre que aceptemos que la luz es una
onda pero recuerden que la luz es
también una partícula y como tal debe
haber también una explicación de por qué
ocurre esto permítanme que se lo
explique el problema ahora es que no se
puede decir que parte de la luz pasa a
través del segundo filtro cuando está
oblicuo porque una partícula o pasa a
través o no pasa cada fotón o pasa a
través o no pasa a través esta es la
forma en la que funciona llega a los
fotones las partículas de luz llegan al
primer filtro y el primer filtro dice
muchachos cada uno de vosotros está
polarizado verticalmente u
horizontalmente no se permite nada más
pero lo estáis vertical u
horizontalmente con una cierta
posibilidad la mitad verticalmente y la
otra mitad horizontalmente
entonces la luz pasa a través del
primero los que oscilan verticalmente no
los fotones polarizados horizontalmente
luego entre los dos cristales sólo tengo
fotones polarizados verticalmente
este otro cristal mientras esté en
dirección horizontal dice fotones
oscilan verticalmente yo solo permite el
paso a los que oscilan horizontalmente
así que no pasa luz si lo giro así dice
chicos vosotros os fijáis verticalmente
y yo dejo pasar a los fotones que
oscilan verticalmente así que todos
pasan y se ve la luz en la pantalla lo
difícil es cuando giro el cristal en
dirección oblicua así porque ahora dice
vosotros pensáis que oscila veis todos
verticalmente pero no es verdad cada uno
está oscilando oblicuamente de este modo
o oblicuamente de este otro según su
probabilidad pensaréis que oscila vais
verticalmente porque la mitad de
vosotros oscilar es de esta forma y la
otra mitad de ésta el cristal deja pasar
sólo los que están polarizados de esta
forma esta es la explicación de la
polarización en el caso de partículas
ahora me gustaría intentar otro
experimento con ustedes pondré un
segundo cristal de modo que no pasen
nada de luz
pondré un tercer cristal en dirección
obligó a los otros dos el primero deja
pasar los que oscilan verticalmente el
segundo los horizontales y el tercero
los que oscilan oblicuos a los otros
pondré el cristal oblicuo entre los
otros dos ahora sucederá lo siguiente
solo atravesarán el primero los fotones
que oscilan verticales avanzan este al
oblicuo y este dice no sois verticales
tenéis un 50% de probabilidades de ser
oblicuos de este modo y pasar y un 50%
de ser oblicuos de esta otra forma y no
pasar los que son de ese modo atraviesan
y llegan a este cristal y éste dice
vosotros creéis que sois oblicuos pero
no lo sois cada uno de vosotros tiene un
50% de probabilidades de ser
horizontales y pasar y un 50% de oscilar
verticalmente y así no podéis pasar
solamente pasan los horizontales y eso
significa naturalmente que la luz
reaparece en la pantalla
creen ustedes que sucederá eso un
científico tiene que estar preparado
para hacer sus predicciones veamos
cuáles son las suyas cuántos de ustedes
piensan que el rayo de luz le aparecerá
en la pantalla levanten las manos
cuantos piensan que no reaparecerá en la
pantalla
muy bien anotar esos nombres hagamos
pues el experimento como esto lo pongo
nuevamente en el rayo y aseguró que la
luz que aparecerá en la pantalla
preparados
ahí está
es en esencia el modo en que funciona la
nueva física continuaremos con esto en
la próxima clase
5.0 / 5 (0 votes)