¿Cuál es el significado físico de la constante de Planck?

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La importancia de la constante de Planck en este contexto es que la radiación, como la luz, se emite, transmite y absorbe en paquetes de energía discretos, o cuantos, determinados por la frecuencia de la radiación y el valor de la constante de Planck .

Para responder esto, tendremos que retroceder en el tiempo.

Digamos que somos físicos, y es el cambio del siglo XX. Recientemente, hemos estado escuchando muchas discusiones sobre lo que realmente es la luz. Algunas personas muy inteligentes dicen que es una ola, pero otras personas muy inteligentes también dicen que es una partícula. (Personalmente, estamos bastante seguros de que es una ola, porque cuando disparas a materiales vítreos se difracta, lo cual es algo muy ondulante). Por supuesto, siendo los científicos que somos, no nos vamos a quedar sentados y dejar que otras personas nos digan cómo funcionan las cosas. Y para ese fin, vamos a encender una linterna en algunas piezas de metal.

Ahora, no solo estamos iluminando este metal para que podamos verlo mejor. Lo que en realidad estamos tratando de hacer es golpearlo tan fuerte con rayos de luz que enviamos los electrones en el metal volando de inmediato, que luego podemos medir. Intuitivamente, esperamos que cuanta más energía le arrojemos a este metal en forma de luz, más energía tendrá que desplazar a los electrones, por lo que si un haz de luz golpea más electrones que otro, podemos Supongo que ese rayo de luz era más enérgico que el otro.

Entonces, alumbramos nuestra linterna con nuestro metal y eliminamos una cierta cantidad de electrones. Todo bien y bien. Luego tomamos una linterna más poderosa, digamos un reflector, y la alumbramos en el metal siguiente. Naturalmente, esperamos que el reflector elimine más electrones que nuestra linterna de bolsillo. Después de todo, el reflector es mucho más brillante que la linterna, por lo que obviamente lleva más energía. ¿Derecho?

Excepto que en lugar de eso, vemos algo muy extraño. Cuando revisamos nuestro contador de electrones, encontramos que el reflector no arrojó más electrones que la linterna. De hecho, eliminó exactamente la misma cantidad de electrones. ¡Pero eso no tiene ningún sentido! Claramente, la luz más energética debe ser el reflector, pero nuestro experimento parece estar sugiriendo que ambas luces llevan exactamente la misma cantidad de energía. Intentamos nuestro experimento nuevamente con un reflector diferente, luego con una gran claraboya que robamos de Hollywood, pero no sucede nada: la cantidad de electrones desplazados sigue siendo exactamente la misma. Finalmente, nos vemos obligados a renunciar a nuestro experimento o concluir algo completamente contraintuitivo: que la intensidad de la luz no está, en realidad, relacionada con su energía de ninguna manera . Dado que la luz más brillante parece obviamente más enérgica que su contraparte más tenue, decidimos descartar todo el experimento y seguir adelante.

Pero antes de hacer eso, decidimos hacer una prueba final. Solo por curiosidad, tomamos una luz ultravioleta que alguien había dejado tirada de un experimento de biología y la iluminamos en nuestro metal.

Y esos electrones salen volando.

Después de levantar nuestras mandíbulas del piso, desentrañamos apresuradamente nuestro experimento y agarramos algunas linternas más. Con la ayuda de un prisma, intentamos golpear nuestro metal con luz roja, luego con luz verde y luego con luz púrpura. Cada vez, la cantidad de electrones eliminados aumenta. Pero no solo aumenta , sino que aumenta linealmente. Y dado que ya concluimos que eliminar más electrones significa que tienes más energía, eso significa que acabamos de descubrir algún tipo de relación entre no la intensidad sino la frecuencia de la luz y la energía. Dado que la relación es lineal, es decir, la energía es igual a exactamente un múltiplo de la frecuencia, corremos a nuestro cuaderno de laboratorio y anotamos una ecuación que se parece a esto:

[matemáticas] E = hf [/ matemáticas]

Pero espera un segundo. Anteriormente, estábamos bastante seguros de que la luz existía como una onda y, sin embargo, aquí estamos diciendo que su energía parece transportarse en múltiplos de escala de un número. En otras palabras, viene en trozos. Eso parece una cosa sospechosamente parecida a una partícula que hacer. Entonces, dado que la luz difracta, pero también viene en pedazos de energía, concluimos que … ¿podría ser tanto una onda como una partícula al mismo tiempo ? Interesante.

Ahora, si has visto la constante de Planck en ecuaciones antes, probablemente sabes que mi uso de [matemáticas] h [/ matemáticas] como la pendiente de la relación no fue una coincidencia.

Enhorabuena, acabas de derivar y definir la constante de Planck sin siquiera darte cuenta. Específicamente, es la relación entre la frecuencia de una onda de luz y su energía, los “trozos” en los que entra. De aquí es de donde viene el término “mecánica cuántica”: un “cuántico” es una pequeña porción de luz que transporta energía exactamente como se describe la constante de Planck.

TL; DR: la constante de Planck describe la relación entre la frecuencia de una onda de luz y su energía. Al dictar cómo la luz puede descomponerse en ‘trozos’ cuantificables, sienta las bases para toda la mecánica cuántica.

La constante de Planck es flujo de energía, es 6.63 X10 ^ -34 joule.sec. es la energía por el tiempo. También es el límite entre la física cuántica y la física clásica, donde h → 0 pasamos al dominio de la física clásica, el dominio de los sistemas macroscópicos. Pero si su valor— → 6.63 X 10 ^ -34 j.seg. Tratamos con el dominio del sistema microscópico. Esto es en resumen el significado físico de la constante de Planck h.

La constante de Planck es un factor de conversión para expresar las frecuencias y los números de onda asociados con los campos físicos (“ondas”), en términos de unidades de masa, energía y momento definidas clásicamente.

Es la constante de proporcionalidad entre la Energía y la función de onda QM que describe: E (f) = hf, con f la frecuencia, es decir, la cantidad de oscilaciones completas por segundo, y h es la constante de Planck – Wikipedia.