La mecánica
cuántica tiene como fecha de nacimiento el año 1900, cuando Max Planck planteó la posibilidad de interpretar la emisión de la radiación como un fenómeno que está cuantizado. Otro fenómeno que tuvo el mismo tipo de explicación fue el efecto fotoeléctrico. En 1905 Albert Einstein presentó el modelo corpuscular (fotones) como solución de este efecto. A partir de ese momento la pregunta “la luz, ¿es onda o partícula?”, deja de tener validez. Hay situaciones en las que la luz se comporta según el modelo ondulatorio. Otras experiencias se correspondían con un modelo corpuscular para las
ondas electromagnéticas.
En 1924 Luis-Victor de Broglie propuso, por analogía al fenómeno dual en electromagnetismo, que también las
partículas presentan dualidad. O sea, las partículas, que en la mecánica clásica son estructuras diferentes a las ondas, presentan en la mecánica cuántica una “onda asociada”.
Esta noción revolucionó la física contemporánea y se confirmó en 1927 para los
electrones (“difracción de electrones”, en un símil del experimento de la doble rendija de Young) en dos investigaciones independientes. En la Universidad de Aberdeen, G.P. Thomson utilizó un haz de electrones que incidía en una delgada placa de metal y observó un diagrama de rayas similar a la difracción de la luz. Por otro lado, en los Laboratorios Bell, J. Davisson y H. Germen utilizaron un dispositivo similar al anterior, pero donde los electrones llegaban a una celda cristalina.
La ecuación de de Broglie es estructuralmente sencilla; con ella se puede determinar la longitud de onda de una partícula, e inclusive la de un cuerpo macroscópico.
En esa ecuación, la longitud de onda es igual al cociente entre la constante de Planck (h) y el módulo de la cantidad de movimiento (o momento lineal) del objeto (p=mv).
Se puede calcular la longitud de onda de dos estructuras con dimensiones muy diferentes, por ejemplo un electrón que se mueve con velocidad de módulo 3.107m/s y un automóvil de masa 1200kg, moviéndose a 100km/h(aproximadamente 27,8m/s).
En el caso del electrón, la longitud de onda es
l=h/(mv)=6,6.10-34/(9,1.10-31.3.107)=2,4.10-11m, valor cercano al de las ondas electromagnéticas en el caso de los rayos x. Esto permite construir y utilizar microscopios electrónicos, que iluminan una muestra ¡con la onda
asociada del electrón!
La longitud de onda del coche es
l=h/(mv)=6,6.10-34/( 1200 . 27,8)=2,8.10-32m, valor imposible de medir, por eso no se observa la onda asociada con objetos macroscópicos, que se comportan como lo describe la mecánica newtoniana.
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