Cuantica basica

Los trabajos de Maxwell y de Hertz respecto al establecimiento de la naturaleza electromagnética de las ondas de luz, fue en realidad uno de los hechos mas trancedentes en la historia de la ciencia. No solo explicaron la naturaleza de la luz, sino que dieron paso a una enorme variedad de ondas electromagnéticas. Resulto sorprendente que tan solo dos años después de que Hertz verificara lasecuaciones de onda de Maxwell, la teoría ondulatoria de la luz haya tenido que enfrentar un nuevo reto. En 1887, Hertz observo que una chispa eléctrica podía saltar mas fácilmente entre dos esferas cargadas cuando sus superficies estaban iluminadas por la luz que provenía de otra chispa. Este fenómeno, conocido como efecto fotoeléctrico, se demostró mediante el aparato que se muestra en la figura 33-8.Un haz de luz incide sobre la superficie metalica A en un tubo al vacio. Los electrones emitidos por la luz son enviados al colector B por medio de baterías externas. El flujo de electrones se detecta mediante un dispositivo llamada ampermietro, El efecto fotoeléctrico es un desafio para la explicación en términos de la teoría ondulatoria. En realidad, la emisión de electrones puede explicarse masfácilmente a tarves de la antigua teoría corpuscular. Sin embargo, tampoco quedaban dudas acerca de las propiedades ondulatorias. La ciencia se enfrento a una paradoja sorprendente.
El efecto fotoeléctrico, junto con otros experimentos que incluían la emisión y absorción de energía radiante, no podía explicarse únicamente mediante la teoría de ondas electromagnéticas de Maxwell. En un esfuerzopor lograr observaciones experimentales que apoyaran la teoría, Mas Planck, un físico alemán, publico su hipótesis cuántica en 1901. El encontró que los problemas con la teoría de la radiación se basaban en la suposición de que la energía radiaba en forma continua. Se postula que la energía electromagnética se absorbía o emitia en paquetes discretos, o cuantos. El contenido de energía de estoscuantos, o fotones como fueron llamados, es proporcional a la frecuencia de la radiación. La ecuación de Planck se puede escribir como
E=hf
Donde: E = energía del foton, f = frecuencia del foton, h = factor de proporcinalidad llamado constante de Planck (6.626 X 10-34 J . s)

En 1905, Einstein amplio la idea propuesta por Plack y postulo que la energía en un haz de luz no se difunde en formacontinua a travez del espacio. Al suponer que la energía luminosa se concentra en pequeños paquetes (fotones) cuyo contenido de energía esta dado por la ecuación de Planck, Einsten fue capaz de predecir el efecto fotoeléctrico matemáticamente. Por fin, la teoría se reconcilio con la observación experimental.
Por consiguente, tal parece que la luaz es dual. La teoría ondulatoria se conserva ya que seconsidera que el foton tiene una frecuencia y una energía proporcional a la frecuencia. En la practica actual se utiliza la teoría ondulatoria cuando se estudia la propogacion de la luz. Por otra parte, la teoría corpuscular es necesaria para describir la interaccion de la luz con la materia. Podemos pensar en la luz como energía radiante transportada por fotones y transmitida por un campoondulatorio.
El origen de los fotones de la luz no se compendio sino hasta que Niels bohr en 1913 propuso un modelo para el atomo basándose en ideas cuánticas. Bohr postulo que los electrones se pueden mover alrededor del nucleo de un atomo únicamente en ciertas orbitas o niveles de energía discretos, como se aprecia en la figura 33-9. Se dijo que los atomos estaban cuantizados. Si en alguna forma se lessuministra energía a los atomos, por ejemplo en forma de calor, los electrones orbitales pueden saltar a una orbita superior. Alguna tiempo después, estos electrones excitados caerán de nuevo a su nivel original, liberando tantos fotones de energía como los que hayan sido absorbidos originalmente. Aunque el modelo de Bohr no es correcto en sentido esctricto, estableció las bases para comprender...