Dualidad Onda-Corpúsculo y Principio de Incertidumbre
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DUALIDAD ONDA-CORPÚSCULO
De Broglie propuso la doble naturaleza corpuscular y ondulatoria para todas las partículas. Esto implica que la luz es una onda que se manifiesta en ocasiones como partículas, los fotones; a su vez, los electrones son partículas que pueden tener, a veces, comportamiento ondulatorio.
Para que esta doble naturaleza se pudiese admitir era necesario establecer alguna relación matemática entre las características de la onda y la partícula. De Broglie la encontró para el fotón.
Según Planck: E = h . f
Según Einstein: E = m . c2
Por tanto, igualando ambas expresiones: h . f = m . c2 ---> h . c/λ = m . c2
Reordenando, obtenemos para el fotón: λ = h/ m . c = h/p
donde p es la cantidad de movimiento o momento lineal.
El principio de De Broglie supone la generalización de esta expresión para cualquier partícula: toda partícula material que se mueva lleva asociada una onda cuya longitud de onda viene dada por la siguiente expresión: λ = h/p
El valor de la constante de Planck impide que podamos apreciar la onda asociada a partículas macroscópicas.
EL PRINCIPIO DE INDETERMINACIÓN DE HEISENBERG
Para determinar la posición o cantidad de movimiento de un electrón tenemos que lanzar sobre él un fotón que, al interaccionar con el electrón, provoca cambios en su posición y velocidad. El propio hecho de medir lleva implícito un error en la medida. El físico alemán Heisenberg enunció en 1927 el principio de incertidumbre que puede formularse así:
- "No es posible determinar a la vez el valor exacto de la posición y momento lineal de un objeto cuántico. Ambas indeterminaciones guardan la siguiente relación: Δx . Δp ≥ h/4π
Donde Δx es la indeterminación en la posición y Δp es la indeterminación en el momento lineal.
También puede enunciarse así: "No es posible determinar a la vez el valor exacto de la energía de un objeto cuántico y el tiempo que se requiere para medirla." Ambas indeterminaciones guardan la siguiente relación: ΔE . Δt ≥ h/4π
Donde ΔE es la indeterminación en la energía y Δt la indeterminación en el tiempo.
La incertidumbre en la medida no está ocasionada por la precisión de los aparatos empleados, sino que es debida a la propia naturaleza del electrón o de la partícula sobre la que efectuamos la medida.