Fundamentos de la Mecánica Cuántica: Leyes y Principios Esenciales

Leyes Fundamentales de la Radiación

• Ley de Stefan-Boltzmann: La intensidad total de radiación de un cuerpo negro es directamente proporcional a la cuarta potencia de su temperatura.
• Ley de Wien: El producto de la longitud de onda de la radiación emitida con mayor intensidad y la temperatura de un cuerpo negro es constante.

El Efecto Fotoeléctrico

Al iluminar con luz ultravioleta una placa metálica, esta desprendía electrones. Estableciendo una diferencia de potencial negativa entre la placa fotosensible y una placa colectora, se consigue que los electrones emitidos originen una corriente eléctrica.

Dualidad Onda-Corpúsculo

Louis de Broglie propuso la 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.

De Broglie propuso la hipótesis de que a todo corpúsculo en movimiento le corresponde una onda asociada cuya longitud está relacionada con el momento lineal de esa partícula por la relación: λ = h/p.

Esa onda asociada a cualquier partícula en movimiento no debe pensarse como una onda que la acompaña, sino como un aspecto sustancial de toda partícula que se manifiesta en ciertos fenómenos. Una partícula es a la vez una onda y una onda una partícula. El aspecto ondulatorio y corpuscular de un ente físico deben observarse en instantes diferentes y en experimentos distintos (Principio de complementariedad, Bohr).

Principio de Incertidumbre de Heisenberg

Establece que el producto de las incertidumbres en las medidas simultáneas de la posición y del momento lineal de una partícula ha de ser mayor o igual que la constante de Planck h dividida por 4π: Δx · Δp ≥ h/4π.

• Determinación de la posición: Para determinar la posición de una partícula hay que iluminarla. Si la longitud de onda de la luz utilizada es baja, la frecuencia y energía serán altas, con lo que el fotón incidente sobre la partícula modificará notablemente su momento lineal, que quedará indeterminado aunque la posición se conozca bien.
• Determinación del momento: Si la longitud de onda del fotón es alta, la frecuencia y energía serán bajas; el momento de la partícula se modificará muy poco, pero la difracción original en la interacción fotón-partícula producirá que la posición quede indeterminada.

Aplicaciones de la Mecánica Cuántica

Entre las aplicaciones más destacadas se encuentran:

• Láser
• Fotocélulas
• Microscopía electrónica