Dualidad onda-corpúsculo. Hipótesis de De Broglie 06

 

a)  Comenta dos fenómenos físicos a favor de la teoría ondulatoria de la luz.

b)  Comenta dos fenómenos físicos a favor de la  teoría corpuscular de la luz.

 

 

Solución:

a)  Interferencia en doble rendija:

Una onda luminosa plana llega a un plano opaco con dos rendijas muy finas, a continuación de la cual está conectada una pantalla. En la pantalla aparece una distribución de líneas luminosas y oscuras alternadas.

DUALIDAD 06, 1

La distribución de  líneas se explica como resultado de la interferencia de los rayos emitidos por los focos secundarios correspondientes a cada rendija. En la figura se han trazado los rayos que interfieren constructivamente.

Difracción por una rendija ancha:

Una onda luminosa plana llega a un plano opaco (procedente de un foco lejano), con un orificio circular detrás del cual está colocada una pantalla. En la pantalla aparece un círculo luminoso y una distribución concéntrica de anillos luminosos y oscuros alternados.

DUALIDAD 06, 2

La distribución de anillos se explica como resultado de la interferencia de los rayos emitidos por todos los focos secundarios, que hay en el área de la rendija.

b)  Efecto Compton:

Los rayos que se envían a través de un gas de electrones libres, cambian su dirección de propagación y aumentan su longitud de onda, mientras que los electrones son impulsados con velocidad v.

Admitiendo que la radiación estaba formada por fotones de energía E = h·f y momento lineal p = h·f/c, se podía interpretar el efecto Compton como un choque oblicuo entre fotón y un electrón.

DUALIDAD 06, 3

El fotón choca con el electrón y le cede parte de su energía, con lo que el electrón empieza a moverse. Al perder energía, el fotón disminuye la frecuencia y el momento lineal.

Efecto fotoeléctrico:

Iluminando un metal, éste emite electrones con una cierta energía cinética. Esta energía cinética no depende de la intensidad de la radiación, sino de su frecuencia (a mayor frecuencia, más energía cinética)

Admitiendo que la radiación estaba formada por fotones de energía E = h·f, se podía interpretar el efecto fotoeléctrico como la absorción de un fotón por parte de un electrón. La energía que gana el electrón se reparte en trabajo de extracción del metal y energía cinética:

 h·f = W0 + Ec

Evidentemente cuanto mayor sea la frecuencia de la radiación, mayor será la energía cinética.

 

 


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