científico que postulo que “los electrones se mueven alrededor del núcleo en órbitas circulares estables”.
Respuestas
cleo en órbitas circulares estables sin
emitir energía radiante y sometidos a las fuerzas de atracción eléctricas que le
produce el núcleo.
2. El momento angular está cuantizado. Las únicas órbitas permitidas para los
electrones son aquellas en las que el momento angular del electrón alrededor del
núcleo es un múltiplo entero de un valor mínimo dado por:
Donde L es el momento angular, m la masa del electrón, r el radio de órbita, v la
velocidad orbital y n un número entero, llamado número cuántico.
Cuando el electrón se encuentra en una de estas órbitas permitidas, no radia
energía y el átomo es estable. Estas órbitas se denominan niveles de energía o
estados estacionarios, pues a cada órbita le corresponde una energía potencial
determinada.
3. El átomo sólo irradia energía electromagnética cuando un electrón salta de un
estado estacionario o nivel de energía permitido a otro. La frecuencia de la
radiación emitida corresponde a la relación:
Física 2º bachillerato Tema 8. Física cuántica.
Horacio Luis Higueras García IES Federico García Lorca
10
siendo E1 y E2 las energías correspondientes a los estados estacionarios o niveles
de energía 1 y 2. Esta expresión para la energía del fotón, concuerda con la que
propuso Einstein para llegar a su ecuación del efecto fotoeléctrico.
3.2.1. Cuantización de la energía en el modelo de Bohr.
Tomando como base los postulados establecidos vamos a determinar las
energías de las órbitas permitidas o estados estacionarios para el electrón en el átomo de
hidrógeno.
La energía de un electrón en una órbita permitida se compone de dos términos:
la Energía Cinética y la Energía Potencial Eléctrica:
}
Como la fuerza centrípeta es igual a la fuerza eléctrica se cumple lo siguiente:
Y sustituyendo en la expresión de la energía, queda lo siguiente:
El radio de órbita se puede calcular de acuerdo con el postulado de la teoría
atómica de Bohr:
Elevando al cuadrado esta expresión de la velocidad y sustituyéndola por la
expresión determinada arriba se puede despejar el radio de órbita, el cual queda:
}
Finalmente, sustituyendo este radio de órbita en la expresión de la energía:
La energía es negativa y sólo puede tomar determinados valores, que dependerán
del número cuántico n. Para n=1, la energía es la que tendría el electrón en el estado
fundamental. El resto corresponderán a estados excitados.
Física 2º bachillerato Tema 8. Física cuántica.
Horacio Luis Higueras García IES Federico García Lorca
11
3.2.2. Transiciones electrónicas.
De acuerdo con la demostración anterior, a cada órbita le corresponde un nivel
de energía.
Según Bohr, la emisión y absorción de la radiación sólo se produce por un salto
cuántico entre niveles de energía. Como ya se ha dicho, la frecuencia de la radiación
emitida corresponde a la relación:
La fórmula para el espectro de emisión del hidrógeno de Rygdberg, asi como
otras de Balmer, Paschen, etc. se puede deducir mediante esta expresión.
Para que se produzca la emisión de un fotón, el electrón debe “saltar” de un
nivel de energía mayor a uno menor. Asimismo, si un electrón es excitado mediante
radiación, este “saltará” de su estado fundamental o menos excitado a otro más
energético.
Niveles energéticos en el modelo de Bohr y representación de los saltos que originan y la
radiación emitida.
Una aplicación práctica de las transiciones electrónicas puede observar en la
siguiente simulación de las lámparas de descarga
Física 2º bachillerato Tema 8. Física cuántica.
Horacio Luis Higueras García IES Federico García Lorca
12
3.2.3. El laser.
La palabra láser deriva deriva de un acrónimo del inges que significa Ligth
Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Los láseres son dispositivos que
generan y amplifican señales electromagnéticas en frecuencias de radio, audio,
microondas y luz. Tal y como indica el nombre, se trata de dispositivos en lo que se
excita a los electrones de un medio para que adquieran un nivel superior de energía y
luego se estimulan para que decaigan a un nivel inferior de energía emitiendo radiación
electromagnética.
La diferencia que presentan los láseres con las lámparas normales es que en estas
últimas la emisión de la radiación electromagnática se produce de forma dispersa en
numerosas longitudes de onda. La suma de esas longitudes de onda en el espectro
visible da como resultado una luz blanca, salvo que la propia lámpara posea un filtro.
En el caso del láser, la radiación que emite es coherente. Un conjunto de
radiaciones electromagnéticas se dicen que son coherentes cuando tienen la misma fase
y longitud de onda. Esto implica que la radiación emitida viajan en la misma dirección
de manera muy ordenada en tiempo y espacio y emiten luz a una sola frecuencia o en un
solo color.
Respuesta:
Ernest Rutherford
Explicación:
:)