FísicaFácil2 pts

Dualidad onda-corpúsculo e incertidumbre

Extremadura · 2018 · Julio · Opción B
Enunciado
Diga si la siguiente frase es CIERTA o FALSA y razone la respuesta: "Según la hipótesis de Einstein del efecto fotoeléctrico Toda partícula material que se mueve con velocidad tiene una onda asociada". (Calificación, 2 puntos)
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Resultado
Falsa: la onda asociada a toda partícula en movimiento, λ=h/(mv)\lambda = h/(mv), es la hipótesis de De Broglie. La de Einstein es que la luz está formada por fotones de energía E=hfE = hf.
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Estrategia

La afirmación mezcla dos hipótesis distintas. Lo de que toda partícula material en movimiento lleva una onda asociada es la hipótesis de De Broglie (1924). La de Einstein (1905) dice lo contrario en cierto sentido: que la luz, que se tenía por una onda, se comporta como un chorro de partículas, los fotones.
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Desarrollo

Es FALSA, porque atribuye a Einstein una hipótesis que no es suya.

Hipótesis de Einstein para el efecto fotoeléctrico (1905). Para explicar por qué la luz arranca electrones de un metal solo por encima de cierta frecuencia umbral, sea cual sea su intensidad, Einstein propuso que la luz está formada por cuantos de energía, los fotones, cada uno con una energía proporcional a la frecuencia:E=h fE = h\,fdonde h=6,63⋅10−34 J sh = 6{,}63\cdot 10^{-34}\ \text{J}\,\text{s} es la constante de Planck. Cada fotón cede toda su energía a un solo electrón: una parte se emplea en arrancarlo (trabajo de extracción W0=hf0W_0 = h f_0) y el resto se convierte en energía cinética:h f=W0+Ec,maˊxh\,f = W_0 + E_{c,\text{máx}}Es decir, Einstein atribuyó carácter corpuscular a una onda (la luz).

Hipótesis de De Broglie (1924). Es la que recoge la frase: toda partícula material de masa mm que se mueve con velocidad vv lleva asociada una onda cuya longitud de onda es:λ=hp=hm v\lambda = \frac{h}{p} = \frac{h}{m\,v}De Broglie extendió la dualidad a la materia: atribuyó carácter ondulatorio a las partículas. Se confirmó experimentalmente con la difracción de electrones (Davisson y Germer, 1927).

Las dos ideas son complementarias y forman la dualidad onda-corpúsculo, pero la que afirma que las partículas materiales tienen una onda asociada es la de De Broglie, no la de Einstein.
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Consejo

En los «cierto o falso» lee la frase entera: aquí la física de la segunda parte es correcta, y lo que falla es el autor. Di claramente qué está mal y de quién es cada hipótesis.

Para no confundirlas: Einstein convierte la onda (luz) en partículas; De Broglie convierte las partículas (electrones) en ondas.
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