Ya sabes que en la segunda mitad del s. XVII existían dos teorías sobre la naturaleza de luz: la teoría ondulatoria, propuesta por Christiaan Huygens, y la teoría corpuscular, propuesta por Isaac Newton. La teoría de Huygens terminó por desbancar a la de Newton y fue Albert Einstein el que rescató la teoría corpuscular de la luz para su explicación del efecto fotoeléctrico.
¿Se podrían aunar ambos modelos para explicar todos los comportamientos observados hasta el momento por la luz?
| El físico francés Louis Victor De Broglie (1892 - 1987) se planteó la posibilidad de responder a la pregunta anterior. |  |
Lo hizo en 1923, asumiendo que la luz estaba compuesta por partículas y que la energía de estas partículas sería, según la expresión de Einstein:
E = m\cdot c^2
Siendo m la masa de esas partículas (fotones) y c la velocidad de la luz en el vacío.
Por otro lado, según la hipótesis de Planck, la energía asociada a una radiación, suponiendo que la luz es una onda, viene dada por la ecuación:
E = h\cdot \nu = h\cdot \frac{c}{\lambda}
Siendo h la constante de Planck, ν la frecuencia de la radiación, c la velocidad de la luz y λ la longitud de onda.
Igualando ambas expresiones y despejando el valor de la longitud de onda:
m\cdot c^2 = h\cdot \frac{c}{\lambda}\ \to\ \lambda = \bf \frac{h}{m\cdot c}
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En esta imagen puedes ver la consecuencia gráfica de la ecuación anterior: un fotón lleva asociada una onda en su movimiento y la ecuación relaciona la masa y la velocidad del fotón con la longitud de onda de la onda asociada. |
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Si extrapolamos la conclusión de De Broglie a toda partícula pequeña, la ecuación que resulta es: \lambda = \frac{h}{m\cdot v} Toda partícula que se mueve llevará una onda asociada. Como la constante h es tan pequeña, las ondas asociadas solo pueden ser observables para valor de m muy pequeños y muy altos de v, es decir, para partículas subatómicas y que lleven una velocidad muy alta. |
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Sirva este chiste para ilustrar una conclusión importante de la hipótesis de De Broglie: un mismo fenómeno puede ser observado de dos modos distintos. Lo podemos resumir con una frase que será difícil que se te olvide: Las cosas no son sino que parecen. |
En 1927 se comprobó experimentalmente que los electrones, que son partículas materiales, presentan comportamiento ondulatorio en lo que se conoce como fenómeno de difracción de electrones.
Cuanto menor es el tamaño de la partícula que se mueve, más significativo es su comportamiento como onda. Del mismo modo, si la partícula es muy grande, su comportamiento corpuscular será mucho más significativo que su comportamiento como onda.
Esta conclusión abría la posibilidad de que los electrones del interior de los átomos pudieran ser observados como ondas.
Calcula la longitud de onda de la onda asociada a una pelota de pimpón de 3 g, cuando una jugadora remata con una velocidad de 12 m/s. ¿Qué expresa el resultado obtenido?
Dato: h = 6,63·10-34 J·s.
Resultado: λ = 1,84·10-32 m
Calcula la longitud de onda asociada a una partícula alfa, (su masa es 4 u), que posee una energía de 7·10-2 eV.
Datos: 1 u = 1,67·10-27 kg ; 1 eV = 1,6·10-19 J.
Resultado: λ = 5,42·10-11 m
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