Planteo sobre Dimensiones de Partículas en Física Cuántica
1. ¿Si (a):1A=10^-10m; (b): Diámetro de un átomo = 1A (Si bien es un calcula promedio aproximado, ej.: átomo de cobre: 2.6A) (c): Long de onda visible (7000A=Rojo a 4000A=Violeta)?
• Aclaración:
De (a-c) implica que la longitud de onda de un fotón visible es miles de veces mayor que el diámetro del átomo que excitaría o ionizaría, entonces como es que excita o ioniza a un átomo, cuál sería la representación del modelo (coherente), aclaro que conozco el modelo de excitación donde la energía es absorbida en cuantos por un electrón. Parece que sería como si un barco en medio del océano, absorbiera una ola mucho más grande que él, y luego de un tiempo, la emitiría (des excitación), ósea evitando temporalmente que la onda siga al momento de absorber la energía incluso más largamente en una ionización.
Eso me desconcierta de momento, no logro ver el modelo, teniendo en cuenta estos datos, mi duda, es ¿cómo se representa razonablemente y respetando las escalas, ese tipo de interacciones?
• Respuesta sugerida:
• Frecuencia:
Se define como la medida que indica el número de repeticiones de cualquier fenómeno o suceso periódico (Ciclo), en la unidad de tiempo.
• Longitud de Onda:
Se define la longitud de onda (LO) como la distancia que recorre el pulso mientras una partícula del medio que recorre la onda realiza una oscilación completa. El tiempo que tarda en realizar la oscilación se llama período (T) y la frecuencia (v) es el número de oscilaciones (vibraciones completas) que efectúa cualquier partícula, del medio perturbado por donde se propaga la onda, en un segundo.
Tanto el Fotón como el Electrón (Leptón), son partículas elementales (ósea son partículas puntuales, sin dimensión espacial), bajo ese contexto la pregunta carece de sentido. Además si tomamos en cuenta de que estos modelos son representación (matemáticas para el caso), no deberíamos entender a esas magnitudes “Longitud de Onda” como una dimensión espacial que representa la dimensión espacial del fotón.
Si bien se habla de un diámetro del electrón, este es descrito desde el punto de vista de la electrodinámica clásica, no de la mecánica cuántica. Respecto de la explicación de la existencia de un diámetro (dimensión espacial), nuclear o incluso de partículas (ahora no consideradas elementales), tales como el protón y el neutrón; se refieren a un radio de interacción de ciertas fuerzas (campos), no a que esas entidades tengan una dimensión espacial (incluso sus componentes son consideradas también puntuales “quark”).
Un ejemplo de esto sería la interacción nuclear fuerte, que es la que mantiene ligadas a las partículas en el interior de los núcleos. La más poderosa de las cuatro decrece muy rápido cuando aumenta la distancia es prácticamente inapreciable a distancias superiores a (1 fm = 10^-15 m); que es esperadamente aprox. el diámetro clásico de un protón.
1. Ecuaciones que parecen sustentar la interpretación del modelo:
(LO: Long de Onda), (F: Frecuencia), (h: Constante de Planck), (v: Velocidad); (p: Momento)
1. S = V x T (Hace referencia a una longitud espacial (dimensión espacial))
2. LO = V / F (Hace referencia a una longitud espacial (dimensión espacial))
3. F = V / LO (Hace referencia a una cantidad de algo periódico)
4. T = 1 / F (Se denomina (T: Periodo), al tiempo que tarda una partícula del medio en recorrer la oscilación completa).
5. LO = V x T (Se denomina (LO: Distancia), al espacio recorrido en el tiempo de un periodo (T)).
6. Partículas masivas y no masivas:
1. Partículas de masa cero en reposo:
Energía : E = h x F
Frecuencia : F = c / LO
Longitud de Onda: LO = c / F
Momento : p = h / LO
2. Partículas de masa mayor que cero en reposo:
Energía : E = m(0) x c^2
Frecuencia : F = c / LO
Longitud de Onda: LO = h / p = h / (m x v)
Momento : p = m x v
• Ejemplo:
1. Luz Roja:
Frecuencia de Onda de la Luz Roja = [440 x 10^12];
Longitud de Onda de la Luz Roja = (299 x 10^6 / 440 x 10^12) = 680 x 10^-9 = 680 nm = [6800A]
2. Auto:
Longitud de Onda de un Auto = 6.26 x 10^-34 / (2000 kg x 41.67 m/s) = 6.26 x 10^-34 / 83340 kg m/s = [7.51 x 10^-39]
Frecuencia de Onda de un Auto = (299 x 10^6 / 7.51 x 10^-39) = [3.98 x 10^46]
3. Condiciones Básicas para el Fenómeno de Interferencia en un experimento de difracción:
• Difracción:
Se produce cuando la longitud de onda es mayor que las dimensiones del objeto, por tanto, los efectos de la difracción disminuyen hasta hacerse indetectables a medida que el tamaño del objeto aumenta comparado con la longitud de onda.
• Condiciones Básicas para el Fenómeno de Interferencia:
1. Las dos rendijas han de estar cerca (unas 1000 veces la longitud de onda de la luz utilizada) o en otro caso el patrón de interferencias sólo se forma muy cerca de las rendijas.
2. La anchura de las rendijas es normalmente algo más pequeña que la longitud de onda de la luz empleada permitiendo utilizar las ondas como fuentes puntuales esféricas y reduciendo los efectos de difracción por una única rendija.
4. Conclusión:
Con la tecnología actual veo difícil lograr dimensiones de anchura de rendijas del orden de la longitud de onda del auto [7.51 x 10^-39], así como disponerlas a una distancia 1000 veces esa longitud de onda.
2. Microscopio de Efecto Túnel:
Consiste en una punta metálica extremadamente pequeña, que se acerca al material que queremos observar hasta algo menos de 5 A. Entre la punta y el material, que debe ser conductor o semiconductor, se crea una pequeña diferencia de potencial (la barrera propiamente dicha) y se mide la micro corriente que se genera. Entonces, como sabemos de qué manera depende el efecto túnel de la distancia, podemos calcular esa distancia entre el último átomo de la punta, y la muestra. Así, haciendo que la punta se mueva por la superficie barriéndola, obtenemos un mapa en relieve de la misma. Las imágenes tienen resoluciones atómicas. Además, la mayoría de STM permiten, cambiando la diferencia de potencial y haciéndola suficientemente fuerte, manipular átomos a nivel individual, tal y como hicieron en IBM. Pero en esto último, no interviene el efecto túnel. (Fuente: http://www.imprescindiblesdelaciencia.es/?p=5341)
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