FÍSICA CUÁNTICA DESDE CERO. CLASE 1. ENERGÍA DE LOS FOTONES

Matemáticas con Juan

26 Jul 202328:45

Summary

TLDREn este video se explora la radiación electromagnética desde su concepto básico hasta sus propiedades cuánticas. Se explica cómo la luz visible es solo una de las muchas formas de radiación, junto con los rayos infrarrojos, ultravioleta, microondas, rayos X y gamma, que no siempre son percibidos por nuestros sentidos. Se profundiza en la física cuántica, describiendo los fotones como partículas de energía que viajan a la velocidad de la luz, con su frecuencia y longitud de onda interrelacionadas para determinar su energía. Finalmente, se realiza un cálculo práctico para obtener la frecuencia, longitud de onda y cantidad de movimiento de un fotón con energía conocida.

Takeaways

😀 La radiación electromagnética es una forma de energía que se desplaza a la velocidad de la luz en el vacío.
😀 La luz visible es solo un tipo de radiación electromagnética, mientras que otros tipos incluyen rayos infrarrojos, rayos ultravioleta, ondas de radio, microondas, rayos X y rayos Gamma.
😀 Los fotones son los paquetes de energía que componen la radiación electromagnética, y se comportan como partículas moviéndose a la velocidad de la luz.
😀 La energía de un fotón depende de dos características fundamentales: su frecuencia y su longitud de onda.
😀 La constante de Planck (6.626 × 10⁻³⁴ J·s) es crucial para calcular la energía de un fotón, que se puede expresar mediante la frecuencia o la longitud de onda.
😀 La frecuencia se define como el número de veces que un fotón oscila por unidad de tiempo, y la longitud de onda es la distancia entre dos puntos consecutivos de máxima oscilación.
😀 Cuanto mayor es la frecuencia de un fotón, mayor es su energía; mientras que una mayor longitud de onda implica menor energía.
😀 La cantidad de movimiento de un fotón también está relacionada con su energía y su velocidad, y se puede calcular usando la ecuación: cantidad de movimiento = energía / velocidad de la luz.
😀 Un fotón con una energía de 1000 electronvoltios tiene una frecuencia de aproximadamente 2.41 × 10¹⁷ Hz y una longitud de onda de 1.24 × 10⁻⁹ metros.
😀 El electrón voltio (eV) es una unidad de energía comúnmente usada, y se puede convertir a julios, donde 1 eV = 1.602 × 10⁻¹⁹ J.
😀 El momento (cantidad de movimiento) de un fotón también se puede calcular a partir de su energía, y en el caso de un fotón con 1000 eV, su momento es aproximadamente 5.34 × 10⁻²⁵ kg·m/s.

Q & A

¿Qué es la radiación electromagnética?
-La radiación electromagnética es una forma de energía que se desplaza en forma de ondas, las cuales incluyen diferentes tipos de radiación como la luz visible, rayos infrarrojos, rayos ultravioleta, microondas, rayos X y rayos Gamma.
¿Cómo percibimos la radiación electromagnética?
-Nuestros ojos solo perciben la luz visible, que es un tipo de radiación electromagnética. Sin embargo, la piel puede percibir los rayos infrarrojos como calor, y los rayos ultravioleta pueden causar quemaduras, aunque no los veamos.
¿Qué es un fotón en el contexto de la radiación electromagnética?
-Un fotón es una partícula que transporta energía en la radiación electromagnética. Se desplaza a la velocidad de la luz en el vacío y su energía está relacionada con la frecuencia y la longitud de onda de la radiación.
¿Qué son la frecuencia y la longitud de onda de un fotón?
-La frecuencia de un fotón es el número de oscilaciones que realiza por unidad de tiempo, mientras que la longitud de onda es la distancia entre dos puntos consecutivos de la onda, como dos crestas o dos valles.
¿Cómo se relacionan la frecuencia, la longitud de onda y la energía de un fotón?
-La energía de un fotón está directamente relacionada con su frecuencia y su longitud de onda. Cuanto mayor es la frecuencia, mayor es la energía, y cuanto menor es la longitud de onda, también mayor es la energía.
¿Cuál es la constante de Planck y por qué es importante en la física cuántica?
-La constante de Planck, denotada como 'h', es un valor fundamental en la física cuántica que relaciona la energía de un fotón con su frecuencia. Su valor es 6.626 x 10^-34 julios por segundo y es esencial para entender fenómenos cuánticos.
¿Cómo se calcula la energía de un fotón?
-La energía de un fotón se calcula multiplicando la constante de Planck por la frecuencia del fotón. También se puede expresar en función de la longitud de onda, dividiendo el producto de la constante de Planck y la velocidad de la luz entre la longitud de onda.
¿Cómo se calcula la frecuencia de un fotón si conocemos su energía?
-La frecuencia se calcula dividiendo la energía del fotón por la constante de Planck. En unidades del Sistema Internacional, la energía debe ser convertida a julios antes de realizar este cálculo.
¿Qué es la cantidad de movimiento de un fotón y cómo se calcula?
-La cantidad de movimiento de un fotón, también conocida como momento, se calcula dividiendo la energía del fotón entre la velocidad de la luz. También se puede calcular usando la relación entre la constante de Planck y la frecuencia o longitud de onda del fotón.
¿Cómo se calcula la longitud de onda de un fotón a partir de su frecuencia?
-La longitud de onda de un fotón se calcula dividiendo la velocidad de la luz entre su frecuencia. Esto da la distancia entre dos puntos consecutivos de la onda, como dos crestas o dos valles.