1

CapCapíítulo 1.2tulo 1.2

Tres problemas de la fTres problemas de la fíísica clsica cláásicasica

Tres acertijos a fines del siglo XIXTres acertijos a fines del siglo XIX

Tres fenTres fenóómenos de la luz que no coinciden con la naturalezamenos de la luz que no coinciden con la naturalezaondulatoria:ondulatoria:

1.1. RadiaciRadiacióón del cuerpo negron del cuerpo negro2.2. Efecto fotoelEfecto fotoelééctricoctrico3.3. Espectro de emisiEspectro de emisióón de los n de los áátomostomos

Adios a la fAdios a la fíísica clsica cláásicasica La luz como partLa luz como partíículas: culas: RadiaciRadiacióónndel cuerpo negrodel cuerpo negro

Horno: Emisión de un amplio espectro deradiación independiente del material perodependiente de la temperatura

Planck (1895): explicación de ladistribución de frecuencias postulando

h = 6.6260755 x 10-34 J s

E = hν

2

La naturaleza corpLa naturaleza corpúúscular de la luz:scular de la luz:efecto fotoelefecto fotoelééctricoctrico

http://www.usd.edu/phys/courses/phys431/notes/notes5g/photoelectric.html

Efecto fotoelEfecto fotoelééctricoctrico

Si radiaciSi radiacióón de suficiente energn de suficiente energíía golpea la superficiea golpea la superficielimpia de un metal, se emiten electroneslimpia de un metal, se emiten electrones.

La energía del fotoelectrón está dada por la diferenciaentre la energía del “fotón” incidente hν y la funcióntrabajo W, la cuál es el mínimo de energía requerido paracausar la ionización de un electrón del metal de lasuperficie.

Eel = hν - W

y = mx + b

Efecto fotoelEfecto fotoelééctricoctrico Efecto fotoelEfecto fotoelééctricoctrico

Einstein 1905Einstein 1905

Energía delaspartículas(fotones)

Constante dePlanck

Frecuencia de laonda luminosa

La luz se puede considerarcompuesta de partículas llamadasfotones

Trivia: ¿por qué le dieron el premio nobel de física a Einstein?

E = h ν

3

¿¿CuantizaciCuantizacióón?n?

¿¿ququéé es cuantizaci es cuantizacióón exactamente?n exactamente?

Ej. Los precios en dEj. Los precios en dóólares estlares estáán cuantizadosn cuantizados(todo precio es un m(todo precio es un múúltiplo de 1 centavo)ltiplo de 1 centavo)

La radiaciLa radiacióón electromagnn electromagnéética puede considerarse comotica puede considerarse comocompuesta de compuesta de ““cucuáántos o paquetes de energntos o paquetes de energííaa””(Einstein) que ahora llamamos fotones.(Einstein) que ahora llamamos fotones.

ProblemaProblema

Un lUn lááser de rubser de rubíí produce radiaciproduce radiacióón de longitudn de longitudde onda de 633 nm en forma de pulsos quede onda de 633 nm en forma de pulsos queduran 1 x 10duran 1 x 10-9-9s a) Si el ls a) Si el lááser produce 0.376 J deser produce 0.376 J deenergenergíía por pulso, a por pulso, ¿¿cucuáántos fotones se producenntos fotones se producenpor cada pulso? B) Calcule la potencia por pulsopor cada pulso? B) Calcule la potencia por pulso(en watts) liberada por el l(en watts) liberada por el lááser (1 w = 1 J/s)ser (1 w = 1 J/s)

EspectroscopEspectroscopíía ata atóómicamica

Gas caliente

Gas frío

Espectro continuo

Espectro de emisión

Espectro de absorbción

4

Espectro de emisiEspectro de emisióón del Hidrn del Hidróógenogeno

http://chemed.chem.purdue.edu/genchem/topicreview/bp/ch6/bohr.htmlhttp://phys.educ.ksu.edu/vqm/html/emission.html

FFóórmulas para las series de emisirmulas para las series de emisióónndel Hidrdel Hidróógenogeno

Balmer (1885) n= 3,4,5,…

Fórmula para seriede Balmer

En el límite

ν = 8.22 x 1014 (1 - 4/n2) Hz

ν = 1/λ = ν/c

ν = 109680(1/22 - 1/n2)cm-1

n →∞ λ = 364.7 nm

Serie de emisi Serie de emisióón del hidrn del hidróógenogeno

IR5,6,74Bracket

IR cercano4,5,63Paschen

Visible3,4,52Balmer

UV2,3,41Lyman

Región delespectro

n2n1Serie

Rydberg n2>n1 ν = 1/ λ = 109680 (1/λ) = 109680(1/n1

2 - 1/n22)cm-1

http://itl.chem.ufl.edu/4412_aa/hspect.html

5

ProblemaProblema

Determinar Determinar constante de Rydberg constante de Rydberg RR en enJoules y en eVJoules y en eV