El principio fundamental de la teoría cuántica es que una entidad que estamos acostumbrados a considerar como una partícula (por ejemplo, un electrón, con un momento lineal p) puede comportarse también como una onda, mientras que otras entidades que solemos concebir como ondas (por ejemplo, la luz, con una longitud de onda l) también pueden describirse como corpúsculos (en este caso, fotones). La longitud de onda l y el momento lineal p de una entidad cuántica están relacionados por la ecuación pl = h, donde h es una constante conocida como constante de Planck.
Esta dualidad onda-corpúsculo se aprecia especialmente bien en los
experimentos de 'doble rendija', en los que un cañón de partículas dispara electrones o
fotones (uno cada vez) a través de un par de agujeros en una barrera, tras lo que son
detectados en una pantalla situada al otro lado. En ambos casos, lo que sale del cañón y
lo que llega a la pantalla detectora son partículas, y cada una marca un punto individual
en la pantalla. No obstante, la figura global que se acumula en la pantalla a medida que
se disparan más y más corpúsculos a través de los dos agujeros es un diagrama de
interferencia formado por franjas claras y oscuras, que sólo pueden explicarse como
resultado de ondas que pasan por ambos agujeros de la barrera e interfieren entre sí.
Esto se expresa en el aforismo de que las entidades cuánticas "viajan como ondas
pero llegan como partículas".
En 1924 Luis De Broglie propuso lo siguiente: "Si las ondas luminosas se pueden comportar como partículas (fotones), entonces quizás las partículas como los electrones pueden poseer propiedades ondulatorias. De Broglie argumento que si el electrón se comporta en relidad como una onda estacionaria en el átomo de hidrógeno, entonces la longitud de onda debe caber exactamente en la circunferencia de la órbita (como se muestra en la figura de abajo), de lo contrario, la onda se cancela en forma parcial asi misma en cada circunvolución sucesiva; eventualmente la amplitud de onda se reduciría a cero y la onda no existiría.
|
Las Relación entre la circunferencia de una órbita permitida(2pr) y la longitud de onda (l) del electrón esta dada por:
2pr = nl
Donde r es el radio de la órbita, l es la longitud de onda del electrón y n = 1, 2, 3,.. Dado que n es un entero, se decuce que r solo puede tener ciertos valores a medida que aumenta n. Y como la energía del electrón depende del tamaño de la órbita (o del valor de r), su valor debe estar cuantizado.
El razonamiento de De Broglie condujo a la conclusión de que las ondas se pueden comportar como partículas y éstas pueden tener propiedades ondulatorias. De Broglie dedujo que las propiedades corpusculares y ondulatorias estan relacionadas por la expresión.
|
Donde l es la longitud de onda, m es masa y u velocidad de la partícula. Esta ecuación implica queuna partícula en movimiento puedeser tratada como una onda y que una onda puede tener propiedades de partícula.
