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VÍDEO CLASE 2ºC 12 de abril - Contenido educativo
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Y nos vemos aquí. A ver, ¿estáis viendo los apuntes los de casa?
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Sí.
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Vale, pues venga, vamos a empezar. Vamos a empezar por la parte de física moderna.
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O sea, ya nos queda el bloque de física moderna, que consta de física cuántica, física nuclear y física relativista.
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Lo vamos a ver en ese orden, ¿de acuerdo? Vamos a comenzar por la física cuántica.
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Tanto la física cuántica como la física relativista tienen cuestiones que son casi...
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Hay cosas que son cuestión de fe, es decir, hay que creérselo, ¿vale? Porque nos parece muy extraño a nuestros ojos, a lo que percibimos nosotros de manera cotidiana, ¿de acuerdo?
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Bueno, a ver, ¿cómo surgió la física cuántica? Y bueno, primero, antes de nada, ¿por qué se llama física cuántica? La física cuántica se llama así porque se considera que, por ejemplo, la luz que nosotros percibimos de manera continua, ¿qué significa eso?
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Que nosotros miramos, por ejemplo, al proyector, que sale una luz de ahí del proyector, ¿no? Estamos viendo siempre esa luz, la vemos de manera continua. Sin embargo, ¿qué dice la física cuántica? Que no es continua, sino que va en paquetes o cuantos de energía. ¿Qué es eso?
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que va, pues imaginaos, voy a poner aquí, me voy a esta pizarra, ¿vale?
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Que en lugar de un rayo que nosotros hemos representado en óptica así, por ejemplo, de esta manera,
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que fuera así, digamos, de manera discontinua.
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¿Qué significa? Pues que aquí va a haber una frecuencia, una longitud de onda y una energía,
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pero aquí no va a haber nada. No hay rayo, por decirlo así, no hay radiación.
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Aquí, ¿vale? ¿De acuerdo? Aquí, si hay, aquí no hay radiación. No os tiene que pareceros tan extraño porque cuando vosotros habéis estudiado, por ejemplo, en química el modelo de Bohr, habéis estudiado química el modelo de Bohr, ¿no? Os tiene que sonar.
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En el que tenemos un modelo planetario con un núcleo positivo y los electrones girando alrededor en órbitas. ¿Vale? ¿En qué se diferencia el modelo de Rutherford del modelo de Bohr? El modelo de Rutherford simplemente consideraba que los electrones estaban moviéndose en una serie de órbitas, ¿de acuerdo? Y pero podían estar en cualquier órbita.
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¿Vale? Es decir, la órbita podía ser esta, podía ser una muy pegadita, podía ser esta otra, igual podía haber infinitas órbitas, ¿de acuerdo? Sin embargo, en el modelo de Bohr lo que se presenta es un modelo ya que está cuantizado, eso ya lo veremos al final del tema, ¿vale? Pero os lo digo para que veáis que no es tan descabellado, ¿eh?
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En el modelo de Bohr se considera que los electrones están moviéndose alrededor del núcleo en unas órbitas que se llaman estacionarias,
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o si tendrá que sonar de algo, en las que no se emite energía, es decir, para ir de aquí a aquí hace falta una energía.
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Imaginaos que fuera 100 julios, me lo invento el número, ¿vale?
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Que de aquí hace falta 100 julios.
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Este electrón se moverá desde aquí hasta aquí, si hay 100 julios con 99 no se queda aquí,
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Cosa que sí pasaría con el modelo de Rutherford, sino que si no hay la suficiente, si tenemos 99, se queda donde está, ¿de acuerdo? ¿Vale o no? ¿Por qué? Porque de aquí a aquí no existe ninguna, no existe órbitas, ¿vale?
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Entonces, eso significa que está cuantizado, eso, mirad, existe esta órbita y existe esta, equivale a que la luz, existe esta radiación, aquí no hay nada, aquí, y esto se considera que es esto de aquí, a veces se representa así de esta manera, se dice que la luz se propaga en paquetes o cuantos de energía, ¿de acuerdo?, ¿vale?, ¿de acuerdo esto?, sí.
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A ver, ¿ha quedado claro?
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Sí, vale.
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Bueno, pues entonces, eso es, digamos, el comienzo del nombre de física cuántica.
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También deciros una cosa importante, que igual que se habla de física cuántica,
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también se puede hablar de química cuántica, ¿vale?
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Es decir, la física y la química cuántica, la física y la química aquí no se separan, es lo mismo.
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¿Vale? ¿De acuerdo?
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De hecho, yo en la universidad estudié el último año, en quinto, una asignatura que era química cuántica, pero que era esto, era física cuántica. ¿De acuerdo? Vale, entonces, digamos que no hay separación. Ahí, digamos, estamos en el terreno en el que las dos asignaturas, digamos, los dos materias, por decirlo así, se convergen en una. ¿Entendido? Vale, entonces, me vais siguiendo, ¿no? Si tenéis preguntas.
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Bueno, entonces, fijaos, hasta el siglo XIX, finales del siglo XIX, existía la física clásica. ¿Cuál? La física de Newton, lo que se llamaba la mecánica de Newton. Y también, paralelamente, la teoría electromagnética de Maxwell, la que explica campos eléctricos y magnéticos, lo que hemos estudiado hasta ahora.
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vale digamos todo lo clásico es lo que hemos estudiado gravitación óptica
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también es clásico después todo el magnetismo el campo eléctrico todo eso
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es física clásica entendido vale bien entonces en ese momento parecía
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suficiente para explicar los fenómenos naturales que había en ese momento que
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si no se podían encontrar los científicos pero había tres hechos que
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son los importantes digamos que el tema lo importante es saber estos tres
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hechos que obligaron a fabricar por decirlo así otra física vale que fueron
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la radiación térmica la hipótesis la hipótesis de plan os suena algo de plan
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si os suena no el efecto fotoeléctrico y la discontinuidad de los efectos
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atómicos por eso digo que aquí parece que no estamos metiendo el terreno la
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química es que está mezclado de acuerdo vale entonces vamos a ver qué consiste
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esto de la radiación térmica bueno a ver qué es la radiación térmica pues es la
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energía emitida por un cuerpo debido a su temperatura, ¿no? A ver, si un cuerpo tiene
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una determinada temperatura, por ejemplo, lo ponemos a calentar, emite una radiación
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porque tiene más temperatura que la que tiene normalmente, ¿de acuerdo? Vale. Bien,
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entonces, ¿qué ocurre? Pues lo que se sabía en la física, según la física clásica,
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era que según aumenta la temperatura, aumenta la energía, lógico, ¿no? ¿Vale? Si aumenta
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la energía meta la frecuencia no también vale bien hasta ahí vale bien
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por otro lado por otro lado se hicieron experimentos con el cuerpo negro que es
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el cuerpo negro el cuerpo negro simplemente es aquel cuerpo que es capaz
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de absorber todas las reacciones que le llegan a él precisamente por eso se
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llama negro el color negro que es
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Que absorbe todos los colores, eso es, absorbe todas las radiaciones correspondientes a los colores, ¿de acuerdo? Y los colores que son realmente, son unas radiaciones que corresponden al espectro visible, que van del rojo hasta el violeta, ¿entendido?
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¿Me vais siguiendo todos? ¿Sí? Vale, bien. Entonces, a ver, ¿qué es entonces un cuerpo negro? Aquel que es capaz de absorber todas las radiaciones que llegan a él. ¿Qué se puede considerar? ¿Cómo se puede, digamos, fabricar científicamente un cuerpo negro, por decirlo así?
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Pues es un material que tiene una cavidad comunicada al exterior mediante un orificio. No sé si os lo podéis imaginar. Imaginaos una esfera, por ejemplo, que se le hace un orificio, que está hueca, se le hace un orificio y esa esfera se comunica al exterior simplemente por ese orificio.
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Vale, entonces, ¿qué sucede? Pues sucede lo siguiente, que toda la radiación que llega a él, como es una radiación de un cuerpo negro, pues pueda ser absorbida. Si es lo mismo, es algo equivalente a lo que puede pasar en un agujero negro. En un agujero negro todas las radiaciones se absorben, ¿de acuerdo? Todo, toda la materia, todo lo que llegue cerca de un cuerpo negro va a ser absorbido por ese cuerpo negro.
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Vale, entonces, a ver, la radiación del cuerpo negro sigue una serie de leyes, que son la ley de Wien y la ley de Stefan Bollmann.
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A ver, esto no tenéis que saberlo, simplemente comentaros que la ley de Wien dice que la longitud de onda máxima es inversamente proporcional a la temperatura.
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Lógico, si habla de longitud de onda, la longitud de onda y la frecuencia son inversamente proporcionales, ¿no?
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Vale. Si aumenta la temperatura, aumenta la energía. Si aumenta la energía, tenemos mayor frecuencia y menor longitud de onda. ¿Sí? Vale. No dice nada de particular. ¿Qué?
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Si aumenta la energía, aumenta la frecuencia, pero disminuye la longitud de onda.
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No, no, yo creo que lo he dicho bien, creo, no sé.
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A ver, repito por si acaso, que ya no me acuerdo, ya no sé lo que he dicho, pero creo que lo he dicho bien.
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Pero bueno, a ver, sigo.
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A ver, si aumenta la temperatura, aumenta la energía.
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Si aumenta la energía, aumenta la frecuencia.
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Y si aumenta la frecuencia, disminuye la longitud de onda.
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Creo que he dicho lo mismo, de todas maneras, si no, me perdonáis, así ya está, ¿vale? Entonces, la ley de Stefan Bollmann dice que la intensidad de la radiación emitida es proporcional a la temperatura, también lógico y normal, ¿no? Vale, no tiene nada de particular.
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Bueno, entonces, vamos a representar aquí, esto es importante, que lo pueden preguntar, una cosilla que hay por aquí.
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Aquí se representa una gráfica en la que está la intensidad en el eje de ordenadas y en el eje de acisas está la longitud de onda en metros, ¿lo veis?
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Y aquí está representada una gráfica, digamos, esta variación, pero para distintas temperaturas.
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Esto sería para T1, esto para T2 y para T3, ¿lo veis?
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vale bueno y aquí hay un esto ya son matemáticas esto es un punto de
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inflexión que sólo sabéis no vale bien entonces según la teoría clásica de la
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radiación a ver qué es lo que sucede pues que a menor intensidad menor energía
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no vale menor energía menor frecuencia menor frecuencia mayor longitud de onda
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si o no me voy siguiendo todos el esquema si vale entonces a ver esto
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donde se cumple vamos a ver qué pone aquí aquí pone que según va aumentando
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la longitud de onda según vamos para acá lo veis aumenta la intensidad
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no hasta el punto de flexión del punto de inflexión para acá según aumenta la
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longitud de onda disminuye la intensidad no sí vale entonces cuál de las dos
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partes la que está a la derecha del punto de expresión o la que está a la
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izquierda es la que cumple lo que dice la teoría clásica
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la parte de la derecha no sí o no hemos quedado que al final a ver va a haber a
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menor intensidad mayor longitud de onda según la teoría clásica a menor
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intensidad mayor longitud de onda desde aquí para acá hay no ahora ahora es
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preguntable como ahora te cuento ahora vale ahora que está el detalle
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importante entonces desde aquí aquí está un dibujito mini dibujito desde aquí
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para acá se cumpliría la teoría clásica pero de aquí para acá no vale y si nos
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vamos concretamente a este punto de aquí este punto de aquí en el que la y es
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igual a cero cuando la longitud de onda es cero esto no lo puede explicar para
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nada la teoría clásica vale bueno pues como aquel momento era una catástrofe
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científica se le llamó catástrofe ultravioleta a este punto que cumple
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esta condición en el que la y igual a cero y la para longitud de onda igual a
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cero se le llama catástrofe ultravioleta de acuerdo porque porque para una
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longitud de onda igual a cero la intensidad según la teoría clásica
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tendría que ser infinita no muy grande muy grande muy grande muy
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grande infinitas vale claro haberle hemos dicho que son inversamente
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proporcionales la intensidad y la longitud de onda si son inventar mente
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proporcionales para un ángulo de onda cero la intensidad tendría que ser
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infinita de acuerdo sin embargo es pero bueno pues este punto se llama
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catástrofe ultravioleta y porque ultravioleta porque está en el rango del
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espectro electromagnético que corresponde a el espectro de acuerdo vale
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vale entonces a ver todo esto lo tenéis por aquí
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más cosillas pasamos a ver la hipótesis de plan en 1900 más plan
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afirmó que la energía emitida por un cuerpo negro es discontinua vale bien
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pero de qué manera como pues según esta expresión e igual a h por frecuencia h
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es la constante de plan que ya lo conocéis 6,62 por menos 34 julio por
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segundo vale es la energía de la radiación y esa es la frecuencia vale
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bien pasamos al efecto fotoeléctrico no sé si voy muy deprisa pero vamos
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entendiendo? Además los técnicos son arcosillas, ¿no? Vale, efecto fotoeléctrico. Otro hecho
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que tampoco se explicaba, ¿vale? A ver, contaros que en aquel momento se entendía la luz como
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una onda, ¿vale? Newton había dicho en su momento también que la luz estaba formada
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por partículas, ¿sí? ¿Vale? Pero Einstein lo volvía a recoger otra vez, ¿vale? Realmente, bueno,
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realmente el efecto fotoréctrico fue observado por primera vez por Earth, el de los hercios,
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de ahí viene lo de hercios de la frecuencia, ¿vale? En 1887. Bien, entonces, ¿cómo lo investigó?
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Bueno, pues lo que hizo fue lo siguiente, un cátodo negativo, un anodo positivo, construyó
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este circuito no sé si lo veis bien este circuito en el que aquí tenemos un
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amperímetro el amperímetro nos sirve para medir si hay intensidad por ese
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circuito si pasa intensidad entonces lo que se conoce fue lo siguiente esto así
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era un digamos un circuito abierto no vale entonces si nosotros lo cerramos de
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alguna manera como haciendo que haya corriente de aquí para acá lo veis vale
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Entonces se cierra el circuito y el amperímetro marca aquí los amperios que sea. ¿Entendido? ¿Me vais siguiendo? Vale, entonces, ¿cómo lo cerró, por decirlo así? ¿Cómo lo cerró? Pues lo que hizo fue hacer incidir una radiación sobre el cátodo, que es un metal. ¿Vale? ¿De acuerdo? ¿Sí?
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Y lo que observó es que si hacía emitir una radiación de una determinada frecuencia sobre el cátodo, este cátodo emitía electrones que iban hacia el ánodo, ¿de acuerdo? Y se cerraba el circuito y aparecían aquí unos amperios marcados en el amperímetro, ¿entendido? ¿Vale? Bien.
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Entonces, a ver, esto fue observado por él, pero ¿quién lo explicó? Lo explicó Einstein y en 1905, dentro de sus cinco artículos maravillosos que él explicó con 26 años, ¿vale?
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En 1905 uno de ellos fue la explicación del efecto fotoeléctrico. Precisamente el premio Nobel se lo dieron por esto, no por la teoría de la relatividad, se lo dieron por el efecto fotoeléctrico, por la explicación del efecto fotoeléctrico.
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Bueno, pues a ver, considero lo siguiente, mirad, considero en primer lugar que la luz estaba formada por partículas, retoma otra vez la teoría dada en primer lugar por Einstein, formada por corpúsculos, ¿de acuerdo?
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La teoría corpuscular. Dijo que esas partículas se denominaban fotones. Los fotones son partículas que no tienen masa ni carga, pero tienen energía. Es pura energía. ¿De acuerdo? ¿Vale? Y entonces, a ver, llega la... ¿Sí? No tiene carga ni masa. ¿Sí? Los fotones.
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No, no, no, no, no. No tiene por qué. Es energía, energía. Ya está. Entonces, llega la luz. ¿Cómo se explica el efecto fotoeléctrico? Llega una radiación incidente a un metal. Los metales, ¿sabéis qué? Tienen propiedades que pueden hacer que los electrones salgan de alguna manera de ahí si le damos la energía suficiente, ¿no?
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Y entonces, salen electrones, ¿cómo? Con una energía cinética que se denomina máxima, ¿de acuerdo? ¿Vale? ¿Entendido? Vale, para que esto ocurra, tiene que esta radiación que aparece aquí, que incide sobre el metal, tiene que tener una frecuencia determinada, ¿de acuerdo? Al menos tiene que tener una frecuencia.
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Y esa frecuencia es lo que se denomina frecuencia umbral, pues tiene que sonar. De manera que esta energía se invierte, la energía de la radiación incidente se invierte en sacar los electrones del metal por un lado, lo veis, mediante un trabajo de extracción y en sacar también esos electrones con una energía cinética máxima.
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¿De acuerdo? ¿Esto lo entendéis bien? Vale. De manera que la energía necesaria para arrancar esos electrones se denomina, a ver, cuida con los nombres, trabajo de extracción, por un lado.
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También se le llama función de trabajo o energía umbral. De todas esas maneras lo vamos a ver. ¿De acuerdo? Lo vamos a representar como trabajo de extracción y es igual a h por mu sub cero.
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¿Y qué es nu su cero? La frecuencia umbral y por debajo de esta frecuencia no se produce efecto fotoeléctrico, no se produce emisión electrónica. ¿De acuerdo? ¿Vale? ¿Entendido esto? ¿Todos? Vale. Bien. ¿Qué más? El haz de luz llega con una energía que llamamos E y que tiene por expresión, para poder calcularla, h por nu. ¿Vale?
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Y por otro lado, la energía cinética es un medio de la masa por la velocidad al cuadrado. De manera que el efecto fotoeléctrico yo lo puedo escribir como energía igual a trabajo de extracción más la energía cinética máxima con la que salen los electrones. Esto lo sabéis, ¿no? Vale.
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Bien, a ver, también más cosas
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Es decir, la puedo escribir de esta manera
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Pero hay veces que en lugar de darnos la frecuencia
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Nos dan la longitud de onda
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¿Qué tenemos que considerar?
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Pues que la frecuencia es igual a C entre lambda
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Esto también lo sabéis, ¿no?
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Donde C es la velocidad de la luz en el vacío
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Aquí hay una cosa, voy a explicar todo esto
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Pero voy a introducir ya un detallito
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Que nos ha puesto aquí, no sé por qué
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Que aparecen los problemas
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Bien, a ver, bueno, vamos a ver, primero, ¿qué es, digamos, lo diferente que tenemos que añadir aquí?
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A ver, nosotros podemos poner, hemos dicho, el efecto fotoeléctrico, yo lo puedo explicar entonces como una energía de una radiación
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que se va a invertir en extraer los electrones del metal y en una energía cinética máxima con la que salen liberados los electrones.
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¿De acuerdo? Esta sería la fórmula para el efecto fotoléctrico.
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¿Pero qué ocurre? Pues que hay veces que nosotros no queremos que salgan esos electrones.
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¿De acuerdo? Es decir, hay veces que se puede aplicar lo que se denomina un potencial de frenado mediante el cual nosotros vamos a impedir que se produzca la emisión electrónica.
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¿De acuerdo? ¿Vale? Bueno, pues este potencial de frenado lo vamos a llamar V0 como potencial que se mide en voltios. ¿De acuerdo? ¿Y cómo se relaciona con todo esto?
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Que hay veces que nos preguntan el potencial de frenado o que a veces nos dan el potencial de frenado. Pues de la siguiente manera, mirad, la energía cinética máxima es igual al potencial de frenado multiplicado por la carga del electrón en valor absoluto. ¿De acuerdo? ¿Vale?
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Es decir, si a mí me dan el potencial de frenado, multiplico por la carga del electrón en valor absoluto, saco la energía cinética. ¿Entendido? A veces en algún problema no necesitamos. ¿Qué?
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La energía cinética máxima siempre tiene la carga negativa, porque la carga del electrón aparece negativa.
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No, a ver, estoy diciendo en valor absoluto. Ah, mira. ¿De acuerdo? Entonces, esta energía cinética máxima la vamos a dar positiva porque este potencial de frenado multiplicado por la carga del electrón en valor absoluto me da esta energía cinética. Hay veces que me dan el potencial de frenado. ¿Entendido? ¿Vale?
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Bueno, pues cuando tengamos que aplicar los problemas, que en esto consiste realmente una parte de física cuántica en hacer problemas de este tipo, de emisión electrónica mediante efecto fotoeléctrico, digamos que se trata de jugar con todas las variables que aparecen aquí en esta expresión, incluso con el potencial de frenado.
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¿Entendido? ¿Vale? Bueno, vamos a seguir un poco más. A ver, recordad que Einstein lo que hizo fue utilizar la teoría corpuscular para explicar este efecto fotoeléctrico. Realmente lo que pensaba era, se imaginaba, que lo que llegaba a la luz llegaba en forma de bolitas, ¿vale? Y chocaba contra el metal. ¿Entendido? Vale.
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Bueno, pues, y también tened en cuenta que en aquella época, pues, digamos que se intentaba explicar todos los fenómenos ondulatorios mediante la teoría ondulatoria, ¿vale?
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Bueno, pues, esta teoría ondulatoria tiene una serie de características, el efecto fotoeléctrico, que no puede explicar esa teoría.
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Que son, por ejemplo, la energía es independiente de la intensidad de la luz incidente, ¿vale? ¿De acuerdo?
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Por otro lado, los electrones se emiten de forma instantánea a la llegada de la luz.
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Y luego, también es inexplicable que la energía cinética de los electrones emitidos dependa, depende de la frecuencia de la radiación incidente. La energía cinética sí depende de la frecuencia. ¿De acuerdo? ¿Vale? Bueno, ya lo iremos viendo todo esto.
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Entonces, ¿Einstein qué hizo para explicar todas estas características? Lo que hizo fue interpretar la fórmula anterior considerando que la luz estaba formada por partículas que eran los fotones, lo que estaba contando yo antes. ¿Vale?
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Bueno, aquí está puesto el comentario que Einstein ganó el premio Nobel por el efecto fotoeléctrico, etc. ¿Vale? Bueno, ¿alguna cosilla? Seguimos. ¿Voy deprisa? No, pero os vais enterando, ¿no? Vais asimilando cosas. Además, está todo aquí.
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Bueno, discontinuidad de los espectros atómicos, tercer hecho que nos conduce a la física cuántica.
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Esto lo habéis tenido que dar en química, los espectros discontinuos, ¿no? Vale.
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Bueno, pues a ver, vamos a ver.
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Si yo quiero representar, según la teoría ambulatoria, cómo es un espectro, sí, tiene que ver, sí, es eso, ahí está la cosa.
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A ver, si yo, según la teoría clásica, realmente quiero representar un espectro, lo que hago es representarlo de esta manera. Yo cojo y digo, bueno, pues para determinadas frecuencias represento cuáles son todas las líneas que nos dan las frecuencias y si es continuo, pues tendría que dibujarlo todo, ¿no?
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Es decir, a ver, no voy a estar aquí dibujando todo aquí con detalle, pero todo esto estaría, ¿qué? ¿Esto qué significa? Pues que si yo, por ejemplo, tengo un átomo, imaginaos, un átomo cualquiera, lo pongo incandescente y lo que hago es ver qué radiación que emite ese átomo, ¿lo veis?
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Bueno, pues según la teoría clásica esto tendría que ser así, continuo, ¿no? Porque la frecuencia, digamos todas las posibles frecuencias podían ser dadas, es decir, podíamos tener todas las frecuencias posibles, ¿vale?
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Sin embargo, ¿qué se observaba? Lo que observaba es que cuando nosotros tenemos una muestra formada por una serie de átomos de un elemento, por ejemplo, de sodio, ¿vale? Se ponía, por ejemplo, bajo una diferencia de potencial, es decir, dar una diferencia de potencial es dar una energía.
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O lo mismo que ponerlo con una temperatura más elevada, ¿no? ¿De acuerdo? Si lo dejamos emitir esa energía, es decir, si nosotros observamos el espectro de emisión, ¿vale? Lo que aparece son unas determinadas líneas. Aparece como si fuera esto un código de barras, ¿vale? Pues unas líneas. ¿Vale? ¿Qué quiere decir? Pues que son posibles nada más que unas determinadas frecuencias.
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Esto, si fuera un espectro de emisión, quiere decir que aquí se emite energía, aquí no se emite energía, aquí se vuelve a emitir energía, aquí... ¿Veis que está cuantizado, como estamos diciendo?
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¿Me vais siguiendo? Vale. Bueno, pues esto, ¿eh? Se sabía que existían ya en el siglo XIX estos espectros atómicos, ¿vale? Pero claro, ni mucho menos se podía explicar por qué.
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Pero claro, se sabía que existían y se observaba que para cada átomo, para cada elemento, mejor dicho, para cada elemento, ese espectro de emisión era distinto. De manera que se utilizó como método para identificar sustancias, para identificar elementos, digamos, en una muestra. ¿Entendido?
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sí o sea que se utilizaba pero sin poder entenderlo no se sabía por qué se emitía
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una determinada frecuencia y por ejemplo aquí pues no no se emitía nada entendido
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vale bueno pues a ver nos venimos para acá aquí que si venga
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corre a ver entonces a ver mira vamos a irnos a esta otra parte que es
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Nos vamos a esta segunda parte. A ver, aquí. Entonces, lo que se observaba, por ejemplo, es lo que decía una especie de código de barras en el que había una determinada frecuencia y había zonas en las que no. Fijaos, cada elemento químico presenta un espectro de emisión característico. Eso lo hacía muy válido ¿para qué? Para luego poder utilizarlo como método identificador de sustancias.
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¿Me estáis entendiendo, no? Vale. Bueno, pues a ver, los espectros de emisión de los elementos presentan unas rayas agrupadas en series espectrales, que son las zonas del infrarrojo, visible y ultravioleta.
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En 1885, Balmer, que os tendrá que sonar eso de la línea de Balmer, al estudiar el espectro de emisión del hidrógeno encontró que las líneas espectrales además guardaban una relación, ¿vale? ¿De acuerdo?
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¿De acuerdo? Posteriormente encontraron relaciones similares entre rayas de distintas zonas espectrales, por ejemplo, Valbeck del espectro visible, Pachen del espectro infrarrojo, Liman del ultravioleta. Estas son líneas que, digamos, podemos deducir dónde van a salir mediante esta expresión que habéis estudiado en clínica. ¿De acuerdo? ¿Vale?
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Bueno, pues a ver, ¿esto qué significa? Pues, fijaos, todo esto estamos hablando de 1885, 1908, ¿vale? En 1908 ya se había hablado del efecto fotoeléctrico, es decir, finales del siglo XIX, principios del siglo XX, la física cuántica estaba ahí, estaba, digamos, formándose mediante todo esto, ¿vale?
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Bien, entonces, lo que os decía, esta fórmula anterior fue interpretada por Bohr para explicar la existencia de niveles energéticos en el átomo, considerando que el átomo estaba formado por un núcleo positivo, ¿de acuerdo?, con protones únicamente, los neutrones no se descubrieron hasta 1932, ¿de acuerdo?, ¿vale?
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Es decir, este señor decía que existían además que protones en el núcleo y los electrones girando alrededor en unas órbitas que llamó estacionarias, en las que no se emitía energía. ¿Vale? También para no tener que pelearse con la teoría electromagnética de Maxwell, que la teoría electromagnética de Maxwell derrumbó el modelo de Rutherford, que se parece un montón.
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porque la teoría electromagnética de Maxwell suponía
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que, bueno, supone que toda partícula
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cargada y en movimiento emite energía, luego los electrones
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estarían moviéndose en unas órbitas
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a ver, si tengo un electrón que está aquí, si emite energía
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cada vez pierde más energía cinética, cada vez menos, cada vez menos
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hasta que ya al final describe una trayectoria en espiral
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y se choca contra el núcleo, no sería un átomo estable
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es decir, Bohr lo que hizo también fue salvar
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la teoría electromagnética de Maxwell que se conocía
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¿De acuerdo? En aquella época. ¿Entendido? Pero también estaba ya un poco equivocado, porque ese modelo, aunque está cuantizado, no vale todavía. ¿De acuerdo? A ver, no vale.
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Entonces, mirad, ¿a qué conclusión se llega? Pues que los espectros atómicos son una prueba de la cuantización de la materia, no solamente de la luz, sino también de la materia, porque se aplicó al átomo.
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Vamos a ver entonces qué es la mecánica cuántica, qué es la física cuántica, se llama mecánica cuántica. Bueno, pues, ¿cómo nació la mecánica cuántica? Nació cuando algunos físicos intentaron desarrollar teorías para explicar cuál era la estructura de los átomos con todo lo que se conocía, con estos hechos que hemos visto, ¿de acuerdo?, y con todo lo que se conocía anterior.
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¿Vale? Bien, entonces, un señor llamado Schrodinger, que no sé si os sonará de algo, publicó un artículo basándose en el principio de De Broglie. El principio de De Broglie es el principio onda corpúsculo, lambda igual a h entre pi. ¿De acuerdo? ¿Vale? ¿Me voy siguiendo? Vale.
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Bien, entonces, y lo que hizo fue una ecuación, escribir una ecuación, una ecuación válida para el hidrógeno. La ecuación de, es que no quiero ni escribirla porque es una ecuación diferencial. A ver, vamos a ponerla aquí para que la veáis. Ecuación de Schrodinger, a ver.
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No, no hace falta, simplemente que la conozcáis un poco, que es que es una expresión, aquí está, ¿vale? La ecuación de Schrödinger, a ver si la vemos aquí, esta, ¿vale? Bueno, aquí es una ecuación diferencial en la que interviene, bueno, aquí esta se puede poner incluso, no sé si la estáis viendo, a ver, voy a ponerlo más grande, aquí, se puede poner incluso más desarrollada, no solamente,
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esto significa derivada parcial
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es que existen derivadas parciales
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de una función con respecto a cada una de las variables
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derivada parcial
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de la función phi
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que es la función de onda de Schrödinger
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que es la que llamo así, con respecto a la variable x
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pero se puede poner más amplia esta ecuación
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con respecto a la
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variable y, con respecto a la variable z
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¿de acuerdo?
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y bueno, como veis aquí aparecen
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una serie de términos y es una ecuación
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pues a este nivel
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muy complicada de entender, pero simplemente, bueno, es una ecuación que intentó representar
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qué es lo que pasaba en el átomo de hidrógeno, ¿de acuerdo? Nos sirve para el átomo de
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hidrógeno. Esta función phi se puede obtener a partir de, todo son matemáticas, a partir
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de matrices, ¿vale? Son las, una función además importante, ¿por qué? Porque nos
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puede dar, nos da la probabilidad de encontrar el electrón, es decir, realmente nos habla
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de lo que es el orbital, una función matemática que nos explica lo que es el orbital. A ver,
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Pero claro, estoy hablando de probabilidad, ¿vale? ¿De acuerdo? A ver, mirad, sí, sí, complicado. A ver, yo me acuerdo de estudiar, cuando estudiaba la carrera, de que había, para calcular la probabilidad de encontrar el electrón, hemos dicho que Rödinger introdujo una función phi, que es una función de onda, ¿no?
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Vale, pues la manera de, digamos, de saber cuál es la probabilidad de encontrar el electrón es hacer la integral triple respecto a la x, la y y la z de phi cuadrado, esta phi que es esta función de onda al cuadrado por diferencial de v.
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Esta sería, digamos, la definición matemática de lo que es un orbital. Probabilidad de encontrar el electrón, ¿de acuerdo? ¿Vale? Pues esta fi, ¿sabéis cómo se hacía? Esta fi se hace mediante matrices. Matrices que a veces estudian matemáticas.
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Pero a él, escucha, es que resulta, a ver, te cuento. También había una asignatura que se llama teoría de grupos y simetría que consistía en lo siguiente. A ver, si es que yo me metí en la parte de química que era todo matemáticas.
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Bueno, el caso, a ver, consiste, si vosotros observáis una molécula por la geometría de la molécula, se puede saber los planos de simetría, se puede saber los ejes de simetría.
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Entonces, matemáticamente se puede escribir mediante matrices cuáles son los planos de simetría y los ejes de simetría.
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Y a partir de ahí, de esas matrices, se puede obtener la phi para cada molécula.
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¿De acuerdo? ¿Vale? Entonces, a partir de ahí se podía obtener, digamos, el concepto de lo que es el orbital, que es la integral triple de fi cuadrado diferencial de v. ¿De acuerdo? ¿Vale? Me estoy poniendo una cara un poco extraña.
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A ver, si es que yo me metí en un mundo que se llamaba química física, ¿qué era eso? Nada más, ¿eh? No, a ver, a ver, si es que además yo me metí porque quise, era la especialidad más difícil que había de química, pues esa me metí yo.
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Sí, soy una friki. Éramos 15. Bueno, sí, algunas otras no, depende, porque también había exámenes muy difíciles. Eran muy difíciles. Entonces, bueno, a ver, sigo. Vamos a hablar, no quiero hablar de mi vida.
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A ver, entonces, ¿químicas? Estudié, pero estudié química física. ¿Qué es esto? Es esto, es la parte que corresponde, digamos que es que es, no, a ver, es estudiar química física era estudiar la química desde el punto de vista de los, de todas las herramientas de la física.
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Eso era así, tal cual, ¿vale? Y entonces, estudiar la química física es estudiar todo lo micro, micro, micro, el átomo, todo lo que existe, la probabilidad de encontrar un electrón, los orbitales, todo eso. Digamos que será todo esto, todo ese parte, ¿vale?
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Por eso, si a lo mejor me veis que a lo mejor me entusiasmo hablando muchas de estas cosas, es porque es lo que más me gusta, ¿vale? Bueno, a ver, repito ya todo esto, vamos a ver, a lo que íbamos. Esto, ¿dónde me quedaba? Apuntes aquí, aquí, venga.
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Bueno, simultáneamente había otro señor llamado Heisenberg, que os sonará, del principio de incertidumbre, que no solamente enunció su principio de incertidumbre, sino que también estableció una mecánica de matrices en la que quiso explicar, pues esto mismo, la posición y la velocidad de las partículas y la energía mediante matrices.
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¿De acuerdo? Luego llegó a su principio de incertidumbre. Ese principio de incertidumbre tiene la culpa de que los electrones no se muevan en órbitas, sino que se muevan en orbitales. ¿Vale? ¿Por qué? Porque el principio de incertidumbre al que llegó Heisenberg fue que no se puede conocer la posición de una partícula a la vez que su velocidad. ¿Vale?
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A mí un profesor hace muchísimos años, cuando era pequeña, bueno pequeña, cuando no fue sencilla, me explicó, imaginaos, y yo casi es que eso me gustó mucho y yo lo sigo explicando, imaginaos que tenemos un electrón en un punto determinado y cogemos, apuntamos con una linterna y apuntamos a ese electrón, ese electrón que está haciendo, captando la energía de la linterna, con lo cual al darle energía tiene más energía cinética y no va a estar aquí si no se mueve, ¿de acuerdo?
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nunca vamos a poder saber
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si nosotros, si yo quiero saber
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dónde está un electrón, al buscar
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dónde está ese electrón
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lo cambio de sitio
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no puedo saber al mismo tiempo la velocidad
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pero también tú decís
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efectivamente
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exactamente
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claro, sí, bueno, claro
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exactamente, pero
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si te está hablando de un electrón
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¿Eh? O una partícula, la que sea. Sí, tiene que ver, claro, porque si tú le das energía,
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siempre puedo decir salto electrónico, siempre que tenga la energía es un diente.
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Pero ya lo estoy cambiando de sitio, con lo cual no puedo saber al mismo tiempo la posición y la velocidad de una partícula.
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Con lo cual el electrón no puede estar moviéndose en unas órbitas, tiene que moverse en unos orbitales.
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¿De acuerdo? Vale, a ver. No, los átomos, todos los electrones dentro de los átomos se pueden, los electrones pueden coger energía y pasar de un nivel a otro.
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Bueno, los átomos. A ver, los electrones se mueven. Los átomos también. Bueno, a ver, claro. A ver, sí, pero es que incluso en un sólido, si te estás moviendo, hablando a nivel un poquito más macroscópico, los sólidos tienen partículas que están moviéndose muy poquito, pero respecto a su eje de vibración. ¿Vale? ¿De acuerdo? Bueno.
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en el cual no se aprecia
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para la depresión mental.
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¿Cómo, cómo?
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¿No se puede desarrollar un método
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en el que no se aprecia la depresión mental?
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No, porque es que
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le irás dejando energía.
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¿De acuerdo? Bueno, pues a ver.
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Ya estoy recogiendo.
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Bueno, vamos a quitar ya esto.
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¡Ay, que se me ha ido
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todo el mundo!
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Que depresión más grande.
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A ver, venga.
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de tener grabación
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- 12 de abril de 2021 - 21:08
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