Mecà nica quà ntica
De Viquipèdia
La mecà nica quà ntica coneguda també com mecà nica ondulatòria i com fÃsica quà ntica, és la branca de la fÃsica que estudia el comportament de la llum i de la matèria a escala atòmica i subatòmica. Els seus principis bà sics s'apliquen a molts dels camps de la fÃsica i la quÃmica actuals, com per exemple, la fÃsica de partÃcules, la fÃsica nuclear, la fÃsica de la matèria condensada, la fÃsica atòmica i molecular, la computació quà ntica, l'òptica quà ntica, la quÃmica quà ntica i la quÃmica computacional. Juntament amb la relativitat general, la mecà nica quà ntica és un dels pilars de la fÃsica moderna. A escala macroscòpica, les lleis de la mecà nica clà ssica s'aproximen a les de la mecà nica quà ntica. Va sorgir a principis del segle XX per tal d'explicar diversos resultats experimentals de fenòmens d'origen microscòpic que no es podien entendre amb la fÃsica clà ssica.
Taula de continguts |
[edita] Petita introducció històrica
Abans de 1900, tots els fenòmens s'intentaven explicar mitjançant la fÃsica clà ssica (newtoniana). Hi havia, però, alguns fenòmens que no tenien explicació dins del context clà ssic: l'observació experimental d'espectres format per ratlles monocromà tiques, la radiació del cos negre, l'efecte fotoelèctric, etc.
[edita] Quantificació de l'energia
En 1900, Max Planck realitza una hipòtesi fonamental en la història de la ciència i que, a la vegada, suposa el neixement de la fÃsica quà ntica. Aquesta hipòtesi és la quantificació de l'energia. Segons Planck, l'energia no és una magnitud continua, sino discreta; la qual només pot agafar uns determinats valors, que estan fixats i són invariables, múltiples d'un valor anomenat quà ntum de llum, o fotó. Posteriorment, es va descobrir que altres magnituds fÃsiques com la cà rrega elèctrica, la massa, el moment angular, etc. també estan quantificades.
Amb la seva hipòtesi, Max Planck, va poder explicar la radiació del cos negre.
[edita] Efecte fotoelèctric
Albert Einstein, emprant també la hipòtesi de Planck, va explicar l'efecte fotoelèctric.
Aquesta hipòtesi fou emesa, també, per Albert Einstein que rebé el premi Nobel per les seves interpretacions de l'efecte fotoelèctric, primer signe tangible de l'existència dels fotons.
Aquesta relació que expressa la quantificació de l'energia s'escriu aixÃ:
- E = hÏ…
on
- h és la constant de Planck o quà ntum d'acció (6,62·10-34J.s)
- E és l'energia de la radiació (emesa o absorbida)
- υ (lletra grega, pronunciada nu) es la freqüència de la radiació emesa o absorbida.
Aquesta relació expressa que hi ha una relació directa i universal entre la freqüència de la radiació electromagnètica, i les variacions d'energia que produeix: aquestes dues quantitats son simplement proporcionals.
[edita] Dualitat ona-partÃcula
Un altre dels conceptes fonamentals és la idea de la dualitat ona-partÃcula, idea proposada per primera vegada pel PrÃncep Louis De Broglie, i que resolgué un altre problema aparegut en aquella època, el dels nivells d'energia dels à toms, que eren discrets, i no continus com proposava la fÃsica clà ssica. Aquesta hipòtesi es basa en la idea de suposar que tota partÃcula (matèria) es pot interpretar en termes d'una ona. AixÃ, en lloc de descriure la velocitat i la posició de la partÃcula a "l'estil clà ssic", parlam de funció d'ona. Mitjançant la funció d'ona, la qual l'hem d'interpretar com a una eina matemà tica, podem obtenir informació sobre el sistema fÃsic que estudiam.
L'obtenció de la funció d'ona passa, inevitablement, per la resolució de l'anomenada equació d'ona. L'equació d'ona més senzilla, que no té en compte efectes relativistes, va ser proposada per Erwin Schrödinger el 1926. El mateix any, Paul Dirac en va proposar una que si considerava els efectes relativistes.
[edita] Principi d'incertesa de Heisenberg
El tercer pilar fonamental de la fÃsica quà ntica el trobam en el principi d'incertesa de Heisenberg que diu que és impossible mesurar simultà niament i amb absoluta precisió la posició i el moment lineal d'una mateixa partÃcula. Com més precÃs sigui el nostre coneixement d'una d'aquestes magnituds, més incertesa tindrem sobre el valor de l'altra. Només podem parlar de "probabilitats". Aquesta incertesa també s'aplica a altres magnituds fÃsiques com ara l'energia i el temps.
Per tant, per a resumir, la fÃsica quà ntica estudia fenòmens microscòpics on les partÃcules són tractades com a ones, les magnituds fÃsiques de les quals a més d'estar quantificades presenten una certa incertesa en la seva mesura i poden no ser mesurables simultà niament.
Un gran èxit de la mecà nica quà ntica fou resoldre la paradoxa de Gibbs.
Algunes constants de la fÃsica quà ntica: G, c, ħ, kB, Γ, ε0.
[edita] Vegeu també
[edita] Enllaços externs
- (castellà )Terradas i la teoria quà ntica
- (català )Alguns exemples senzills
|
|||||