PEQUEÑA OBJECCIÓN DUALIDAD ONDA PARTÍCULA

PEQUEÑA OBJECIÓN

DUALIDAD ONDA PARTÍCULA

PRINCIPIO DE DE BROGLIE

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QUE DICE EL PRINCIPIO:

La dualidad onda corpúsculo, también llamada dualidad onda partícula, resolvió una aparente paradoja, demostrando que la luz puede poseer propiedades de partícula y propiedades ondulatorias.
De acuerdo con la física clásica existen diferencias entre onda y partícula. Una partícula ocupa un lugar en el espacio y tiene masa mientras que una onda se extiende en el espacio caracterizándose por tener una velocidad definida y masa nula.

hecho comprobado  introducido por Louis-Victor de Broglie, físico francés de principios del siglo XX. En 1924 en su tesis doctoral propuso la existencia de ondas de materia, es decir que toda materia tenía una onda asociada a ella. Esta idea revolucionaria, fundada en la analogía con que la radiación tenía una partícula asociada. Propiedad ya demostrada entonces, no despertó gran interés, pese a lo acertado de sus planteamientos, ya que no tenía evidencias de producirse. Sin embargo, Einstein reconoció su importancia y cinco años después, en 1929, De Broglie recibió el Nobel en Física por su trabajo.

En 1924, el físico francés, Louis-Victor de Broglie (1892-1987), formuló una hipótesis en la que afirmaba que:

Toda la materia presenta características tanto ondulatorias como corpusculares comportándose de uno u otro modo dependiendo del experimento específico.

Para postular esta propiedad de la materia De Broglie se basó en la explicación del efecto fotoeléctrico, que poco antes había dado Albert Einstein sugiriendo la naturaleza cuántica de la luz. Para Einstein, la energía transportada por las ondas luminosas estaba cuantizada, distribuida en pequeños paquetes de energía o cuantos de luz, que más tarde serían denominados fotones, y cuya energía dependía de la frecuencia de la luz a través de la relación: {\displaystyle E=h\nu \;}, donde  {\displaystyle \nu \;} es la frecuencia de la onda luminosa y  {\displaystyle h\ \;} la constante de Planck. Albert Einstein proponía de esta forma, que en determinados procesos las ondas electromagnéticas que forman la luz se comportan como corpúsculos.

De Broglie se preguntó que por qué no podría ser de manera inversa, es decir, que una partícula material (un corpúsculo) pudiese mostrar el mismo comportamiento que una onda.

El físico francés relacionó la longitud de onda, λ (lambda) con el momento lineal de la partícula, mediante la fórmula, ( válida cuando {\displaystyle v<<c} ):

  {\displaystyle \lambda ={\frac {h}{mv}}}

donde λ es la longitud de la onda asociada a la partícula de masa m que se mueve a una velocidad v, y h es la constante de Planck. El producto {\displaystyle mv} es también el módulo del vector  {\displaystyle {\vec {p}}}, o momento lineal de la partícula. Viendo la fórmula se aprecia fácilmente, que a medida que la masa del cuerpo o su velocidad aumenta, disminuye considerablemente la longitud de onda.

Su trabajo decía que la longitud de onda \lambda de la onda asociada a la materia era:

  {\displaystyle \lambda ={\frac {h}{p}}}

donde h es la constante de Planck y  p es el momento lineal de la partícula de materia.

En general  {\displaystyle p=m\gamma v} siendo v la velocidad de la partícula, m swu masa, \gamma el factor de Lorentz

Si la velocidad de la partícula es despreciable respecto de la velocidad de la luz, el factor de Lorentz es prácticamente la unidad y el momento lineal se puede calcular mediante la aproximación clásica no relativista {\displaystyle p=mv}.

Esta hipótesis se confirmó tres años después para los electrones, con la observación de los resultados del experimento de la doble rendija de Young en la difracción de electrones en dos investigaciones independientes. En la Universidad de Aberdeen, George Paget Thomson pasó un haz de electrones a través de una delgada placa de metal y observó los diferentes esquemas predichos. En los Laboratorios Bell, Clinton Joseph Davisson y Lester Halbert Germer guiaron su haz a través de una celda cristalina.

La ecuación de De Broglie se puede aplicar a toda la materia. Los cuerpos macroscópicos, también tendrían asociada una onda, pero, dado que su masa es muy grande, la longitud de onda resulta tan pequeña que en ellos sus características ondulatorias no se manifiestan de una manera detectable.

De Broglie recibió el Premio Nobel de Física en 1929 por esta hipótesis. Thomson y Davisson compartieron el Nobel de 1937 por su trabajo experimental.

PRINCIPIO DE LA OBJECCIÓN

Veamos primero que es una onda.

DEFINICIÓN DE ONDA:

onda1

Una onda (del latín unda) consiste en la propagación de una perturbación de alguna propiedad del espacio, por ejemplo, densidad, presión, campo eléctrico o campo magnético, implicando un transporte de energía sin transporte de materia. El espacio perturbado puede contener materia (aire, agua, etc) o no (vacío).

Las ondas materiales equieren un medio elástico para propagarse, en el caso de las ondas electromagneticas el medio elastico se llama #eter ahora conocido como energìa oscura, #EnergíaOscura.

El medio elástico se deforma y se recupera vibrando al paso de la onda.

La magnitud física cuya perturbación se propaga en el medio se expresa como una función tanto de la posición como del tiempo \psi ({\vec  {r}},t). Matemáticamente se dice que dicha función es una onda si verifica la ecuación de ondas:

\nabla ^{2}\psi ({\vec  {r}},t)={\frac  {1}{v^{2}}}{\partial ^{2}\psi  \over \partial t^{2}}({\vec  {r}},t)

donde  v es la velocidad de propagación de la perturbación. Por ejemplo, ciertas perturbaciones de la presión de un medio, llamadas sonido, verifican la ecuación anterior, aunque algunas ecuaciones no lineales también tienen soluciones ondulatorias, por ejemplo, un solitón.

Una vibración puede definir las características necesarias y suficientes que caracterizan un fenómeno como onda. El término suele ser entendido intuitivamente como el transporte de perturbaciones en el espacio, donde se considera el espacio como un medio en el que pueden producirse y propagarse dichas perturbaciones a través de él, al variar alguna de sus propiedades medibles.

Una onda transporta energía y cantidad de movimiento pero no transporta materia: las partículas vibran alrededor de la posición de equilibrio pero no viajan con la perturbación.

Veamos un ejemplo: la onda que transmite un látigo lleva una energía que se descarga al golpear su punta. Las partículas del látigo vibran, pero no se desplazan con la onda.
Las partículas perturbadas por la onda sufren unas fuerzas variables en dirección e intensidad que les producen una aceleración variable.
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OBJECCIÓN.

Un electrón es una particula, pero no puede ser una onda, veamos porque.

Sea un electrón que está en una región donde hay un campo eléctrico, experimenta una fuerza igual al producto de su carga por la intensidad del campo eléctrico Fe=q·E.

  • Si la carga es positiva, experimenta una fuerza en el sentido del campo
  • Si la carga es negativa (caso del electrón), experimenta una fuerza en sentido contrario al campo.
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Supongamos que el electrón esta en el punto medio, o sea en x/2, al aplicar el campo eléctrico E, el electrón llega hasta la posición cero o posición O. Encontrar la velocidad con la que se movio el electrón.
Aquí en este ejemplo podemos encontrar la velocidad del electrón y también podemos calcular su longitud de onda por medio de la fórmula de De Broglie.
Si el electrón de mueve a la velocidad de 0.5c, entonces su longitud de onda sera de 4.8518E-12 mt.
Debroglie2
Ahora si consideramos un cuerpo de 80 kg que viaja a una velocidad de 100 m/s, tenemos que su longitud de onda es de 8.2875E-38 m, todavía más pequeña.
La longitud de onda es la distancia que hay de cresta a cresta y si esta es muy pequeña, ¿Como un cuerpo de 80 kg., viajando a 100 m/s pueda tener asociada una onda?
Lo que no existe, lo que pasa es que las ondas solo se dan en ensembles de partículas, un ensemble si forma una onda, porque es el movimiento de esas partículas según la energía transmitida.
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Doble rendija con ensembles de partículas que forman una onda

CONCLUSIÓN.

Un electrón por si solo no forma ninguna onda, solo mostraría un punto, lo que puede demostrarse que la dualidad onda partícula no es una dualidad en si, ya que las ondas se conforman de varias partículas, mientras que una partícula no puede formar una onda.

REFERENCIAS:

https://es.wikipedia.org/wiki/Dualidad_onda_corp%C3%BAsculo

https://es.wikipedia.org/wiki/Onda

http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/fisicaInteractiva/Ondasbachillerato/ondasCaract/ondas-Caract_indice.htm

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica_/elecmagnet/movimiento/mov_campo/mov_campo.html