La teoría cuántica estudia cómo se distribuyen los paquetes de energía (cuántica) durante el proceso de radiación electromagnética.
Puede que no recuerde o nunca haya oído hablar de la palabra cuántica, pero sepa que es fundamental para el estudio y la comprensión de la física cuántica .
El cuanto es la cantidad mínima de energía que se puede transmitir a lo largo de una onda. A través de este término, que hoy se llama fotón, surgió el campo de la Física Cuántica.
En resumen, la Física Cuántica, a diferencia de la Física Ordinaria, propone estudiar el comportamiento de la materia en sus aspectos mínimos, lo que dificulta comprender con exactitud la posición del cuerpo material y la forma en que una partícula intercambia energía entre sí.
concepto cuántico
El físico alemán Max Planck (1858-1947) creó, en 1900, la teoría cuántica o teoría cuántica durante el proceso de construcción de una obra sobre la radiación de cuerpos calentados, también conocida como radiación de cuerpo negro.
Si bien este término se ha popularizado a través del físico, se utiliza desde el siglo XVIII.
A partir de entonces, surgió el concepto de cuantización de la energía. Según él, no puede haber ninguna cantidad de energía, sino sólo valores contenidos en una cantidad mínima, el cuanto.
Sin embargo, cabe señalar que, a partir de entonces, el estudio entró en el campo de la metafísica y la trascendencia, sin pura confirmación de la realidad.
Primeras teorías
El primer científico que estudió las ondas electromagnéticas y el efecto de la luz en la emisión de los cuerpos fue James Clerk Maxwell (1831-1879).
El físico propuso la teoría de que la luz estaba formada por ondas electromagnéticas, que variaban en longitud y frecuencia y definían los diferentes tipos de radiación (visible, como los colores, o invisible, como la ultravioleta).
Lo que se sabía en ese momento era que la longitud de una onda, representada por el símbolo griego lambda (λ), era inversamente proporcional a la frecuencia (f), que corresponde a las oscilaciones de onda por segundo. Es decir, cuanto más corta es la longitud de onda, mayor es la frecuencia y la energía radiactiva.
Sin embargo, la teoría no explicaba el hecho de que los objetos adquirieran ciertos colores cuando se calentaban. Las explicaciones dieron cuenta de que toda la luz , a temperatura ambiente, solo es visible debido a la radiación, que depende de la frecuencia y la longitud de onda.
Sin embargo, los objetos a muy altas temperaturas podían emitir su propia luz y no absorber alguna radiación externa, lo cual fue descubierto por el físico Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887). Concluyó que la radiación dependía únicamente de la temperatura y no del material incidente.
A partir de entonces surgió la teoría de la radiación del cuerpo negro, que derivó de la teoría cuántica y del concepto de cuántica. Esta teoría no es más que el hecho de que los cuerpos negros no reflejan ningún color, absorbiendo toda la radiación que incide sobre ellos.
Con esto se descubrió que cualquier cuerpo negro debería emitir una intensa radiación ultravioleta, la cual podía causar estragos a su alrededor cuando un objeto se calentaba y adquiría altas frecuencias. Por lo tanto, este concepto se definió como una catástrofe ultravioleta .
constante de tablón
A pesar de esto, todo este material producido fue refutado con la teoría cuántica de Plank, que originó la constante de Plank . Así, un cuanto, representado por la letra E, era directamente proporcional a la frecuencia F de la radiación.
mi = h · f
Entonces, ¿qué representaría la letra h ? La constante de Plank, que tiene un valor de 6,63 · 10 elevado a – 34 J · s.
Por lo tanto, la energía total se puede representar mediante la fórmula E = n · h · f., donde n es siempre un número entero positivo, llamado número cuántico.
El cuanto y la importancia para la Física
La constante de Plank, que subyace a la noción de cuanto (o fotón) , es fundamental para comprender varios conceptos.
Según la ley, una radiación de cierta frecuencia sólo puede actuar si el oscilador tiene suficiente energía para iniciar la oscilación, lo que no ocurre a bajas temperaturas, ya que no hay suficiente energía disponible.
Así, Max Planck pasó a ser reconocido como el padre de la teoría cuántica, ganando el Premio Nobel en 1918. Asimismo, su aporte fue utilizado por Albert Einstein para explicar los resultados en su trabajo sobre el efecto fotoeléctrico .
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