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28 de abr. de 2010

Teoría Constante de Planck

Introducción.

Marx Planck Marco la relación entre energía y tiempo para estudiar los microobjetos.
La constante de Planck, simbolizada con la letra h, es una constante física usada para describir el nivel de energía de los cuantos en fórmulas como la ecuación de Schrödinger. Desempeña un papel central en la teoría de la mecánica cuántica y recibe su nombre de su descubridor, Max Planck, uno de los padres de dicha teoría.


La constante de Planck también es utilizada al medir la energía de los fotones, tal como en la ecuación E = hν, donde E es la energía, h es la constante de Planck, y ν es la frecuencia de la onda lumínica.La constante de Planck se utiliza para describir la cuantización, un fenómeno que ocurre en las partículas elementales subatómicas como electrones y fotones en los cuales ciertas propiedades físicas ocurren en cantidades fijas, en lugar de tomar un rango continuo de posibles valores.

¿Cual fue el primer experimento para medir la constante?
Primeramente mencionó que Albert Einstein fue aquel que comprobó la teoría de planck por medio del efecto fotoeléctrico.

Para explicar la radiación del cuerpo negro el físico alemán Max Planck (1.858-1.947), en 1900 propuso que cada una de las partículas que constituyen la materia se comportan como osciladores armónicos de frecuencia de oscilación dada; pero se aparta de las leyes de la Física clásica.
Planck establece que la energía que emite o absorbe un átomo está formada por pequeños paquetes o cuantos de energía. La energía de cada uno de los cuantos que emite o absorbe el átomo viene dada por la expresión
E = h . f

Ya que la energía del átomo que se comporta como un oscilador puede aumentar o disminuir sólo en cantidades enteras h.v, diremos que la energía de la radiación es discontinua y esta cuantizada en la forma
E = n.h.f

Estos cuantos o fotones de energía radiante son tan pequeños que la luz que nos parece continua de manera análoga a lo que ocurre con la materia, pero realmente ambas son discontinuas.

La Teoría de Planck no fue en absoluto bien acogida hasta que, en 1.905, Albert Einstein la aplicó a la resolución de un fenómeno inexplicable hasta entonces: El efecto fotoeléctrico. Se conoce con este nombre a emisión de electrones (fotoelectrones) por las superficies metálicas cuando se iluminan con luz de frecuencia adecuada. En los metales alcalinos el efecto se presenta ya con luz visible, en los demás metales con luz ultravioleta.

El estudio cuantitativo del efecto fotoeléctrico ha conducido a las siguientes conclusiones:
Para cada metal existe una frecuencia mínima (frecuencia umbral) por debajo de la cual no se produce el efecto fotoeléctrico, independientemente de la intensidad de la radiación luminosa.

Si la frecuencia de la luz incidente es mayor que la frecuencia umbral, la intensidad de la corriente fotoeléctrica es proporcional a la intensidad de la radiación.

La emisión de electrones es prácticamente instantánea, a partir de la incidencia de la luz
La energía cinética de los electrones emitidos aumenta al hacerlo la frecuencia de la luz.

La teoría ondulatoria de la luz es incompatible con las observaciones experimentales relativas al efecto fotoeléctrico. En 1.905, Einstein explico el efecto fotoeléctrico aplicando a la luz las teorías de Planck sobre la radiación térmica: La luz se propaga por el espacio transportando la energía en cuantos de luz, llamados fotones, cuya energía viene dada por la ecuación de Planck:
E = h.f

En la explicación dada por Einstein, toda la energía de un fotón se transmite a un electrón de un metal, y cuando éste salta de la superficie metálica posee una energía cinética dada por:
h.f = Ec + We

We es la energía mínima que el electrón necesita para escapar de la superficie del metal. Se suele denominar trabajo de extracción
Energía del fotón = Energía cinética del electrón + Trabajo de extracción

Es así como se mide la constante de planck y cual fue el experimento que comprobó la constante de planck mediante formulas ya explicadas.


VALORES DE LA CONSTANTE DE PLANCK

La constante de Planck tiene dimensiones de energía multiplicada por tiempo, que también son las dimensiones de la acción. En las unidades del SI la constante de Planck se expresa en julios·segundo. Sus dimensiones también pueden ser escritas como momento por distancia (Nms), que también son las dimensiones del momento angular. Frecuentemente la unidad elegida es el eV•s, por las pequeñas energías que frecuentemente se encuentran en la física cuántica.
El valor conocido de la constante de Planck es:
Los dos dígitos entre paréntesis denotan la incertidumbre en los últimos dígitos del valor.
Los números citados aquí son los valores recomendados por el
CODATA de 2006.
Los valores más precisos de la constante de Planck se suelen obtener mediante la constante de Josephson KJ (obtenida gracias a experimentos relacionados con el
efecto Josephson y la cuantización del flujo magnético) y la constante de von Klitzing (relacionada con el efecto Hall cuántico). Curiosamente, a pesar de que la constante de Planck está asociada a sistemas microscópicos, la mejor manera de calcularla deriva de fenómenos macroscópicos como el efecto Hall cuántico y el efecto Josephson
Paúl Dirac introdujo la constante reducida de Planck (hache barrada, similar a una letra del alfabeto maltés,
Ħ/ħ) difiere de la constante de Planck por un factor 2π. Es:

h=6.64x10^-34
h barra= 1.c5x10^34

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