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Cuantización de la Energía. La teoría ondulatoria
electromagnética nos ayuda a entender las principales
propiedades ópticas que presenta la luz, en el entendido que la luz se
manifiesta por la existencia de una energía que irradia luz en todo el
espectro electromagnético. Sin embargo,
dicha teoría es incapaz de explicar de manera razonable la naturaleza de las
radiaciones que son emitidas por un cuerpo sólido que se encuentre caliente
(energía calorífica); o bien, la radiación que emite un cuerpo negro, ni
tampoco la interacción que ejerce la luz con la materia que se genera en el
efecto fotoeléctrico. En las siguientes secciones se intenta
explicar la forma en que se lleva acabo la física de la cuantización de la
energía. Definición: La Real
Academia de la Lengua Española define: cuántico, ca 1. adj. Fís. Perteneciente o relativo a los cuantos de energía. Física, mecánica, teoría cuántica. Por lo que es correcto interpretar Cuantización de energía como la acción de ordenar a través
de modelos el comportamiento cuántico la energía.
Cuantización del electrón. Entenderemos la cuantización del
electrón como el modelo del comportamiento del electrón basado en la física
cuántica, de esta forma una partícula presenta sus propiedades cuantizadas,
como son: Energía, el Momento Angular, el Espín. De esta forma, es
fundamental reconocer que dichas propiedades no toman valores continuos sino
únicamente ciertos valores permitidos.
Representación del átomo (Bohr, 1913) Para que un electrón cambie de una órbita a otra, se requiere
de una cierta energía, bien sea que se absorbe o se emite radiación. El átomo
únicamente absorberá o emitirá la “radiación justa” para pasar de una órbita
a la otra. Las órbitas de los electrones mantienen a los electrones estables
por lo que en esa circunstancia el electrón permanece en ellas sin emitir ni
absorber energía. El Cuerpo negro. El término de “cuerpo negro” fue definido por
el físico alemán Gustav Kirchhoff en 1860. Se reconoce que el cuerpo negro absorbe toda la radiación electromagnética
incidente, independientemente de la frecuencia o el ángulo de incidencia de
la luz que recibe. Por lo tanto, su capacidad de absorción es igual a la unidad (valor máximo por
definición). De esta forma, podemos considerar que el cuerpo negro es un absorbente perfecto, así como un emisor perfecto.
El poder emisor del cuerpo negro de define como: Eb sus unidades son [W/m2]. Y esta
definido el poder emisor a través de la siguiente ecuación: E b =
σT 4 donde σ es la constante de Stefan-Boltzmann, que es igual a 5.6697 × 10 -8 W / m 2 K 4 y T es la temperatura absoluta de la
superficie en K. La radiación de cuerpo negro también
es conocida como: radiación de cavidad, radiación térmica, radiación de
temperatura y radiación completa. Efecto
fotoeléctrico. Se refiere al fenómeno físico asociado a la emisión de electrones de
un metal cuando
se hace incidir sobre él una radiación electromagnética (luz visible o
ultravioleta, en general).
De esta forma, los electrones fluyen
generando una corriente eléctrica. Siendo que la corriente eléctrica se
refiere al movimiento de electrones (carga negativa) en un hilo conductor de
electricidad, la corriente se define como el número de electrones en
movimiento en un intervalo de tiempo. Lo que se traduce en la siguiente
ecuación:
Donde I: Es la corriente eléctrica [A]. Q: Es la carga eléctrica que atraviesa el área transversal de un
conductor [C]. dt – Derivada con respecto al tiempo.
Aplicación práctica: Paneles solares. |
