Propiedades ondulatorias de partículas
Ondas de De Broglie
A principios de la década de 1920 se había aceptado que la teoría de Bohr no estaba completa:
Fracasaba en la predicción de las intensidades observadas en las líneas espectrales.
Era parcialmente exitosa para predecir las longitudes de ondas de emisión y absorción para átomos de muchos electrones.
No proporcionaba una ecuación de movimiento que rigiese la evolución temporal de los sistemas atómicos, a partir de un estado inicial.
Recalcaba en exceso la naturaleza corpuscular de la materia y no podía explicar la recién descubierta dualidad onda-partícula de la luz.
No proporcionaba un esquema general para “cuantizar” otros sistemas, especialmente aquellos que no presentaban un movimiento periódico.
El primer paso hacia una nueva mecánica de los sistemas atómicos fue dado en 1923 por el físico francés Louis Víctor de Broglie.
De Broglie en su tesis doctoral postuló que, debido a que los fotones poseen características ondulatorias y corpusculares, quizá todas las formas de la materia también tengan propiedades ondulatorias y corpusculares. En 1923 esta idea no tenía ninguna evidencia experimental; sin embargo, en 1927 Clinton J. Davisson (1881-1958) y Lester H. Germer (1896- 1971) lograron una prueba experimental que confirmó la idea de de Broglie: la difracción de electrones no relativistas mediante un cristal.
La expresión anterior implica que, conforme aumenta el momento de la partícula, la longitud de de Broglie asociada disminuye, y viceversa. Al igual que en el caso de las ondas electromagnéticas (fotones), los aspectos de onda y partícula de un objeto en movimiento no se pueden observar de manera simultánea, por lo que no podemos decir cuál es la descripción “correcta”. Es importante mencionar que lo único que podemos decir es que en ciertas situaciones un objeto en movimiento se comporta como onda y en otras situaciones lo hace como partícula. Las propiedades ondulatorias de un objeto toman relevancia cuando su longitud de onda de de Broglie, dada por
es comparable con las dimensiones propias y de su entorno de interacción.
. La función de Onda
La onda de materia que representa a una partícula en movimiento debe reflejar el hecho de que esta tiene una gran probabilidad de ser encontrada en una pequeña región del espacio sólo en un tiempo específico. Una onda sinusoidal de extensión infinita y amplitud constante NO puede representar apropiadamente a una partícula localizada en movimiento; por lo que se requiere un pulso, grupo de ondas o paquete de ondas de extensión espacial limitada, el cual puede formarse sumando ondas sinusoidales con longitudes de ondas diferentes. Se puede demostrar que este paquete de ondas se mueve a una velocidad de grupo vg , idéntica a la velocidad clásica de la partícula. En realidad todas las ondas observadas están limitadas a regiones definidas del espacio, por lo que una onda plana con una longitud de onda exacta y extensión infinita es una abstracción
