Dualidad onda-partícula.
Teoría de De Broglie



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En el mundo macroscópico resulta muy evidente la diferencia entre una partícula y una onda; dentro de los dominios de la mecánica cuántica, las cosas son diferentes. Un conjunto de partículas, como un chorro de electrones moviéndose a una determinada velocidad puede comportarse según todas las propiedades y atributos de una onda, es decir: puede reflejarse, refractarse y difractarse.

Por otro lado, un rayo de luz puede, en determinadas circunstancias, comportarse como un chorro de partículas (fotones)con una cantidad de movimiento bien definida. Asi, al incidir un rayo de luz sobre la superficie lisa de un metal se desprenden electrones de éste (efecto fotoeléctrico). La energía de los electrones arrancados al metal depende de la frecuencia de la luz incidente y de la propia naturaleza del metal.

Según la hipótesis de De Broglie, cada partícula en movimiento lleva asociada una onda, de manera que la dualidad onda-partícula puede enunciarse de la siguiente forma: una partícula de masa m que se mueva a una velocidad v puede, en condiciones experimentales adecuadas, presentarse y comportarse como una onda de longitud de onda, λ. La relación entre estas magnitudes fue establecida por el físico francés Louis de Broglie en 1924.



cuanto mayor sea la cantidad de movimiento (mv) de la partícula menor será la longitud de onda (λ), y mayor la frecuencia (ν) de la onda asociada.

En la siguiente dirección puedes encontrar un experimento que te ayude a comprender la dualidad onda-partícula: experimento 1

Veamos un ejercicio de aplicación:

Calcular la longitud de onda asociada a un electrón que se mueve a una velocidad de 1 · 106 m s-1; y a un coche de 1300 Kg de masa que se desplaza a una velocidad de 105 Km · h-1.

Solución:

a) caso del electrón:

p = m · v = 0,91096 · 10-30 · 1 ·106 = 0,91 · 1024 Kg · m · s-1

b) caso del coche:

p= m · v = 1300 Kg · 105 Km · h-1 · 1000/3600 = 37916,66667 Kg · m · s-1

Puede observarse, a partir de este resultado, la menor cantidad de movimiento del electrón, comparada con la del coche, a pesar de su mayor velocidad, pero cuya masa es muchísimo más pequeña. En consecuencia, la longitud de onda asociada al coche es mucho más pequeña que la correspondiente al electrón.



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