La Mecánica Cuántica

Desvelando el Universo

Del microcosmos

almacrocosmos

Tema 0: IntroducciónTema 1: La visión del mundo previa al siglo XXTema 2: La Teoría de la RelatividadTema 3: La Mecánica CuánticaTema 4: Átomos, moléculas y biomoléculasTema 5: Física nuclearTema 6: Física de partículasActividad Complementaria: “El mundo de las partículas y los aceleradores”Tema 7: Historia de la Astronomía y Astronomía básicaTema 8: Los instrumentos del astrónomoTema 9: El trabajo del astrónomo profesionalTema 10: El Sistema SolarTema 11: Las estrellasTema 12: El medio interestelar y la Vía LácteaTema 13: Las galaxiasActividad Complementaria: “Visita al Observatorio UCM”Tema 14: Cosmología observacional

Un viaje desde lo más grande hasta lo más pequeño

Hasta lo más pequeño

ARISTOTELES

LA FÍSICA ANTIGUA Y MEDIEVAL

Modelo Modelo geocéntrico de geocéntrico de

PtolomeoPtolomeoSol

Luna

Júpiter

Saturno

Marte

Venus

TT

Mercurio

Modelo Modelo heliocéntrico heliocéntrico de Copérnicode Copérnico

Sol

Venus

Mercurio

Luna

TierraTierra

Marte

Júpiter

Saturno

Leyes de Kepler (1571-1630): órbitas elípticas

La Física como verdadera ciencia moderna aparece con Galileo y Newton.

Newton enunció de forma matemática precisa las leyes de la mecánica clásica y la gravitación.

Esta leyes permitían predecir el movimiento de los cuerpos, tanto en el Tierra como en el espacio exterior, de forma causal y determinista.

Este hecho llevó a Laplace a afirmar que si una mente superior conociera exactamente las posiciones y velocidades de todas las partículas que constituyen el Universo, y tuviera una capacidad de cálculo suficiente, podría alcanzar a saber con toda precisión cada detalle de la evolución futura del Universo.

Fenómenos ondulatorios

Interferencia

Maxwell y la teoría electromagnética

Sardi Carnot (1796-1832)

Termodinámica: energía, trabajo, calor…

a) No invarianza de las ecuaciones de Maxwell con respecto al grupo de Galileo b) Radiación del cuerpo negro c) Estabilidad de átomod) Líneas espectrales discretas

a) Mecánica Analítica Clásica (movimiento planetario)b) Ecuaciones de Maxwell (ondas electromagnéticas)c) Termodinámica y Teoría Cinética (ecuación de Boltzmann)

La Física fundamental a finales del siglo XIX

Éxitos de la Física decimonónica

Problemas abiertos

Los grandes paradigmas de la física del siglo XX

Los grandes paradigmas de la física del siglo XX

La Teoría de la RelatividadLa Teoría de la Relatividad

a) Revisión de las nociones de espacio tiempo (contracciónespacial, dilatación temporal y relativización de la simultaneidad)

b) Nueva dinámica invariante bajo las transformaciones del grupo de Lorentz (invalidez de la ley de adición de velocidades y constancia de la velocidad de la luz).

c) Equivalencia masa energía (E=m c^2)

d) Relatividad General (test clásicos, soluciones cosmológicas,agujeros negros)

a) Revisión de las nociones de espacio tiempo (contracciónespacial, dilatación temporal y relativización de la simultaneidad)

b) Nueva dinámica invariante bajo las transformaciones del grupo de Lorentz (invalidez de la ley de adición de velocidades y constancia de la velocidad de la luz).

c) Equivalencia masa energía (E=m c^2)

d) Relatividad General (test clásicos, soluciones cosmológicas,agujeros negros)

E = m c2

Materia (masa) Energía

La Mecánica CuánticaLa Mecánica Cuántica

a) Descripción ondulatoria de la materia (principio deindeterminación de Heisenberg)

b) Interpretación probabilística de la función de onda

c) Espectros discretos

d) Indistiguibilidad de las partículas idénticas y principio deexclusión de Pauli (espectros atómicos, moleculares y nucleares, teoría de bandas de los sólidos)

e) Teoría Cuántica de la Radiación

a) Descripción ondulatoria de la materia (principio deindeterminación de Heisenberg)

b) Interpretación probabilística de la función de onda

c) Espectros discretos

d) Indistiguibilidad de las partículas idénticas y principio deexclusión de Pauli (espectros atómicos, moleculares y nucleares, teoría de bandas de los sólidos)

e) Teoría Cuántica de la Radiación

Bohr DiracHeisenbergPlanck Schrödinger

YouTube - Las leyes de la Mecánica cuántica.mht

Planck

Max Karl Ernst Ludwig Planck

Fórmula de Planck para la radiación de cuerpo negro (1900)

Einstein y el efecto fotoeléctrico (1905)

Einstein

Bohr

El modelo de Bohr del atomo de hidrógeno

(1916)

Heisenberg

Mecánica matricial de Heisenberg

(1925)

Principio de Indeterminación de Heisenberg (1927)

Dualidad onda-partícula de De Broglie (1924)

De Broglie

Schrödinger

Ecuación de Schrödinger (1926)

!La posición de la partícula está esencialmente indeterminada¡

Dios no juega a los dados con el Universo (Albert Einstein)

ÁTOMO DE HIDRÓGENO

Solamente existen soluciones para valores discretos de la energíay del momento angular

n = 0, 1, 2, 3... l = s, p, d, f

Dirac

Von Neumann

Formalización matemática de la Mecánica Cuántica (1927)

                                                                                                                                                                                                                      

Ecuación relativista del electrón (1929)

EE = h

Espectros de absorción

EE = h

h

Indeterminación Tiempo-Energía

Espectros de emisión