Max Planck;
El hombre fundador de la física cuántica.
Biografía:
Max Planck nace el 23 de abril de 1858 en la ciudad de
Kiel, donde pasa sus primeros años para luego mudarse a Múnich. Ya en Múnich se gradúa de la escuela Maximiliansgymnasium.
Planck era habilidoso en muchas materias, desde la música, filosofía y
obviamente la ciencia, pero fue su profesor de física quien lo convenció de
adentrarse en esta ciencia.
Entre los años 1874 y 1875 asistió a la Facultad de Física de la Universidad de Múnich,
donde llevo a cabo sus primeros experimentos antes de dedicarse a la física teórica.
En los años posteriores realizo un
traspaso a la Universidad Friedrich-Wilhelms. En esta época comenzó a preparar
su tesis de doctorado que titulo “Sobre el segundo principio de la termodinámica”.
Su tesis la rinde en 1879, y un año más tarde
vuelve a Múnich para desempeñarse como director de la cátedra de Física Teórica.
Entre los años 1905 y 1909 dirigió a la Sociedad Alemana
de Física. En 1913 se puso al comando de la universidad de Berlín. Tras sus
estudios y trabajos con relación a la mecánica cuántica, recibe el Premio Nobel
de física.
Entre 1930 y 1937, Planck estuvo a cargo de la Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft
zur Förderung der Wissenschaften, que tras su muerte paso a llamarse Sociedad
Max Planck.
Los aportes de Planck a la ciencia fueron validados por
otros científicos, quienes crearon un nuevo campo en la física, la mecánica cuántica.
Esta nueva área en la física fue importante para comenzar el estudio de la energía
atómica.
Contribuciones científicas.
En sus primeros años fue un estudioso de la teoría del
calor, descubriendo los mismos principios y dictados por Josiah Willard Gibbs,
sin conocerlos previamente, pues Josiah aun no los divulgaba. Planck quedo muy
sorprendido sobre lo que significaba la entropía, ocupando un gran espacio en
su pensamiento.
En 1889 descubre un método para calcular la energía de un
fotón, llamándola Constante de Planck. Lo que le valió descubrir que la energía
no es ni emitida o absorbida de manera continuada, si no que solo en ciertos
momentos y ciertas cantidades, denominando este suceso como cuanto. Planck propuso que la energía de un fotón depende de la frecuencia de radiación.
Un año más tarde de estos acontecimientos, Planck logra descubrir
el espectro de emisión de un cuerpo negro,
denominando el suceso como Ley de Planck. Esta ley se transformo en la
base de la mecánica cuántica que años más tarde vería la luz luego de las
colaboraciones de Einstein y Niels Bohr.
Constante de Planck.
La Constante de Planck representa al cuanto como
elemental de acción. Se define esta constante como una relación entre la
cantidad de energía y de frecuencia de una partícula o cuánto. En la mecánica cuántica
juega un papel importante. Esta constante relaciona la energía emitida de los
fotones con la onda lumínica.
Planck llego a esta idea cuando en 1900 se encontraba trabajando
sobre la idea de cómo la radiación proveniente de un objeto se puede relacionar
con su temperatura. Descubrió que su
formula solo tenía sentido si la energía de una molécula era quantizada, ósea,
si esta molécula tenia ciertos valores invariables.
Ley de Planck.
La ley de Planck trata sobre la intensidad en que un cuerpo negro con una temperatura T emite alguna radiación.
El siguiente cuadro muestra la definición de cada símbolo en unidades de medidas del SI y CGS:
La ley de Planck esta regida por la ley de Wien, que dicta la longitud de onda en la que se produce la máxima emisión, y por la ley Boltzmann, que rige la cantidad de potencia emitida por unidad de área.
Unidades de Planck.
Max Planck propuso este sistema de unidades en 1899. El
sistema mide varias magnitudes importantes del universo como los son; la masa,
tiempo, longitud, carga eléctrica y temperatura. El sistema se encarga de que
estas constantes tomen un único valor cuando se quieran expresar en ecuaciones.
Primero, el
uso de estas unidades simplifica mucho
su uso en ecuaciones, principalmente porque elimina constantes de
proporcionalidad. Segundo, sirve mucho cuando se busca comprar las magnitudes
de diferentes unidades. Tercero, ayuda a
evitar los problemas de redondeo.
Aunque en ciertos casos el uso de estas medidas trae
ciertos inconvenientes, pues es más difícil percatarse de los errores
dimensionales. En el mundo de los físicos se les llama a estas unidades
como “unidades de dios”, pues eliminan cualquier arbitrariedad con respecto a
las unidades.
Mecánica cuántica.
La mecánica cuántica es mucho más cercana a las personas
de lo que se cree. Desde su aparición hace un siglo, no solo se ha convertido
piedra angular de la física, si no también ha traído grandes avances a la tecnología
y al conocimiento humano. La mecánica cuántica se ha encargado de que cada artículo electrónico que funcione con
transistores exista en la actualidad.
La mecánica logro explicar algo que la física clásica o
la mecánica clásica no pudieron, que es explicar la existencia del átomo, su
estructura atómica tal como son entendidos en nuestros días.
Suposiciones de la mecánica cuántica.
- Según lo que dicta la mecánica cuántica es imposible dictar la posición y el momento en que se puede encontrar una partícula, por lo que su movimiento es regido por una función matemática que asigna a cada punto en el espacio la probabilidad de encontrar la partícula en esa posición en ese instante.
- Entre estados ligados y no ligados existen diferencias como:
En la mecánica cuántica, la energía no se intercambia de
manera continua, si no de forma discreta, mediante los paquetes mínimos de energía
que se conocen como cuantos, esto en un estado ligado. En los no ligados la energía
se comporta como continuo.
