La dualidad onda partícula


 

La teoría de la dualidad onda partícula

Hay dos experimentos que fundamentan el comportamiento dual de la luz, en estos dos ensayos la luz y otras radiaciones, como los electrones, se comportan como onda en el caso del experimento de la doble rendija marcando claros signos de interferencia, mientras que en el experimento del efecto fotoeléctrico existen detalles que la teoría ondulatoria no puede explicar y solo puede considerarse que actúan como si fueran corpúsculos.

El experimento de Young

Esta práctica es muy fácil de realizar y se puede hacer de diversas formas, elegí hacerla con encoder de impresora, es una cinta de un plástico transparente que lleva impresas líneas

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El encoder de una impresora de chorro de tinta.

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En esta imagen puede verse aumentada con una lupa la trama que tiene impresa.

También si no se dispone de esta cinta puede usarse un cartón al que se le realiza una pequeña rendija en la que se pega con cinta justo en el medio un cabello, de esa manera quedan dos ventanas a cada lado del mismo

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Acá puede verse el pelo pegado con cinta.

El dispositivo es asi

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Láser

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La cinta encoder en el soporte

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La interferencia que es propia de las ondas.

En este video tomado de youtube puede verse la animación de ondas que se interfieren tal y como ocurre en este experimento.

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Estos son los “figureti” de mis chicos del “Instituto los Sagrados Corazones” como se ve muy preocupados por cómo iban a salir en la foto.

El efecto fotoeléctrico

Si un rayo de luz incide sobre un metal con suficiente intensidad, es capaz de sacar un electrón del metal y expulsarlo del mismo. Según la teoría ondulatoria de la luz si se aumenta más la intensidad del rayo, el electrón emitido debería llevar mas energía, sin embargo esto no ocurre, la energía del expulsado solo depende de la longitud de onda de la luz, del color de la misma. Einstein con una explicación que le valió el premio Novel, demostró que la luz estría formada por paquetes cuantizados llamados fotones, cuya energía depende solo de su longitud de onda, Millikan pasó 10 años tratando de corroborar que Einstein se equivocaba, pero termino recibiendo el premio Novel también porque lo que consiguió con su investigación fue confirmar la explicación de Einstein.

Actualmente la luz es considerada como una radiación compleja de comportamiento dual, en este caso del efecto fotoeléctrico se comporta como una lluvia de proyectiles (teoría corpuscular)

Para reproducir el efecto fotoeléctrico he utilizado una celda fotoeléctrica, la misma esta formada por un metal alcalino y un ánodo metálico todo al vacío.

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Estas celdas son sensibles a la luz y colocándolas en una caja oscura podemos excitarla con luz de distintos colores, en este caso uso led´s de distintos colores.

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Lectura de mV de la luz del led rojo (650 nm)

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Lectura del led verde (500 nm)

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Lectura del led UV (390 nm)

Los leds fueron alimentados con dos pilas de 1.5v, puede verse como varía el efecto fotoeléctrico con el color de la luz con el que se ilumina la lámina de metal alcalino, la frecuencia mas baja sabemos corresponde al rojo en 660 nm luego sigue la del verde en 560 nm y la mas corta de todas la luz negra o UV que en este caso ronda los 370 nm.

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Científicos del futuro, Cómo saben!!!! no se si entendieron, pero si se que se divirtieron

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5 comentarios en “La dualidad onda partícula

  1. Mis más cumplidas felicitaciones, eres un maestro.
    ME HA ENCANTADO.
    PD. No me cabe duda, tus chicos entendieron, se divirtieron y te adoran.
    Agbrazos fraternales, a todos, desde España.

  2. Estimado César: Te felicito y “agradezco” tús ganas y sabiduría. Sin dudas, con docentes como vos, las ciencias en Argentina no tienen techo.

  3. Estimado Cesar, has dicho que alimentaste con 3 V los LED de distintos colores. Los LED suelen tener una caída de tensión directa que depende del color, de modo que la cantidad de corriente que circula por ellos variará mucho si los alimentas con pilas. ¿No será mejor fijarse una corriente, digamos 15 mA, y usar la misma corriente en todos los LEDs? Solo para que si suponemos que tienen rendimientos parecidos en función de la corriente, emitan todos mas o menos el mismo flujo luminoso.
    Puedes usar un LM317 como fuente de corriente. No es tan didáctico momo las pilas, pero parece mas formal.
    La diferencia de medida por la diferencia de flujo luminoso solo será notoria si la carga para medir el efecto fotoeléctrico (el voltímetro) tiene una resistencia interna suficientemente baja para que la diferencia se note.
    Muy buenas como siempre tus experiencias 8)

    Un abrazo: Ale, desde Uruguay

    • Voy a probar eso Ale, tengo una fuente regulada variable que va de 0 a 27v con la que puedo ver si las diferencias son notables, las pilas son muy prácticas, llevar una fuente al colegio por ahí es medio incómodo.
      Gracias por el aporte.
      Un abrazo

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