LECCION EVALUATIVA 3 FISICA MODERNA Espectros atómicos En 1898 Thomson había descubierto el electrón, partícula de masa en reposo muy pequeña de valor y con una carga elemental igual a . El átomo contenía además carga positiva ya que son regularmente neutros. El problema era saber como era la distribución dentro del átomo de estas cargas. Thomson propuso un módelo conocido como "pudín de ciruela ". El modelo era que los electrones cargados negativamente estaban localizados dentro de una distribución continúa de carga positiva. Los electrones deberían estar fijos en sus posiciones de equilibrio, en el caso en que el átomo se encuentre en su estado de energía más bajo. Si se excita el átomo, los electrones deberían oscilar alrededor de dichas posiciones de equilibrio. Ya que la teoría electromagnética clásica predice que un cuerpo cargado acelerado emite radiación electromagnética, entonces los electrones oscilando tenían emisión de radiación. Así de forma cualitativa se explica dicha radiación, sin embargo, existen diferencias con los espectros observados experimentalmente. Este modelo predecia en orden de magnitud el tamaño del átomo y este resultado se utiliza en la teoría cinética. Se puede trabajar los átomos con este modelo para estudiar por ejemplo el comportamiento de grandes conjuntos o asociaciones de átomos, como es el caso de un gas. El estudio de los gases se puede hacer con ayuda de la estadística. En partícular, el problema de la estadística se dedica a encontrar como se distribuye la energía entre las partículas que constituyen un sistema físico. Esta distribución es conocida por la fórmula: llamada distribución de Boltzmann. En 1911, Er nest Ruther ford a partir de los experimentos de dispersión de partí culas a través de laminas delgadas comprobo la invalidez del modelo de Thomson, se encontro que la carga positiva esta confinada en una región muy pequeña del átomo, descubriendo el núcleo atómico. Rutherford sugirió el módelo planetario, donde el átomo consiste de un núcleo muy pequeño pero masivo (del orden de m) que tiene una carga positiva , donde es el número atómico. Alrededor de esta región central están localizados los electrones del átomo neutro. El diámetro de un átomo es alrededor de m. Sin embargo, este método tampoco es correcto ya que de acuerdo con la electrodinámica clásica, un cuerpo cargado que este acelerado emite continuamente ondas electromagnéticas con lo cual, el electrón paulatinamente perdería energía y estaría "cayendo" al núcleo, cambiando de orbitas y variando la frecuencia de forma continua. Ninguno de los anteriores hechos se presentan, con lo cual se invalida este modelo. Experimentalmente se tienen espectros discretos o de rayas para el átomo de hidrógeno, estos espectros se pueden dar en forma de series, se hallaron las siguientes expresiones de forma experimental para
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En 1898 Thomson habiacutea descubierto el electroacuten partiacutecula de masa en reposo muy pequentildea de valor
y con una carga elemental igual a El aacutetomo conteniacutea
ademaacutes carga positiva ya que son regularmente neutros El problema era saber como era la distribucioacuten
dentro del aacutetomo de estas cargas Thomson propuso un moacutedelo conocido como pudiacuten de ciruela El
modelo era que los electrones cargados negativamente estaban localizados dentro de una distribucioacuten
continuacutea de carga positiva
Los electrones deberiacutean estar fijos en sus posiciones de equilibrio en el caso en que el aacutetomo se
encuentre en su estado de energiacutea maacutes bajo Si se excita el aacutetomo los electrones deberiacutean oscilar
alrededor de dichas posiciones de equilibrio Ya que la teoriacutea electromagneacutetica claacutesica predice que un
cuerpo cargado acelerado emite radiacioacuten electromagneacutetica entonces los electrones oscilando teniacutean
emisioacuten de radiacioacuten Asiacute de forma cualitativa se explica dicha radiacioacuten sin embargo existendiferencias con los espectros observados experimentalmente
Este modelo predecia en orden de magnitud el tamantildeo del aacutetomo y este resultado se utiliza en la teoriacutea
cineacutetica
Se puede trabajar los aacutetomos con este modelo para estudiar por ejemplo el comportamiento de grandes
conjuntos o asociaciones de aacutetomos como es el caso de un gas El estudio de los gases se puede hacer
con ayuda de la estadiacutestica
En partiacutecular el problema de la estadiacutestica se dedica a encontrar como se distribuye la energiacutea entre las
partiacuteculas que constituyen un sistema fiacutesico Esta distribucioacuten es conocida por la foacutermula
llamada distribucioacuten de Boltzmann
En 1911 Ernest Rutherford a partir de los experimentos de dispersioacuten de partiacuteculas a traveacutes de
laminas delgadas comprobo la invalidez del modelo de Thomson se encontro que la carga positiva esta
confinada en una regioacuten muy pequentildea del aacutetomo descubriendo el nuacutecleo atoacutemico Rutherford sugirioacute el
moacutedelo planetario donde el aacutetomo consiste de un nuacutecleo muy pequentildeo pero masivo (del orden de
m) que tiene una carga positiva donde es el nuacutemero atoacutemico Alrededor de esta regioacuten
central estaacuten localizados los electrones del aacutetomo neutro El diaacutemetro de un aacutetomo es alrededor de
m Sin embargo este meacutetodo tampoco es correcto ya que de acuerdo con la electrodinaacutemica
claacutesica un cuerpo cargado que este acelerado emite continuamente ondas electromagneacuteticas con lo
cual el electroacuten paulatinamente perderiacutea energiacutea y estariacutea cayendo al nuacutecleo cambiando de orbitas y
variando la frecuencia de forma continua Ninguno de los anteriores hechos se presentan con lo cual se
invalida este modelo
Experimentalmente se tienen espectros discretos o de rayas para el aacutetomo de hidroacutegeno estos espectros
se pueden dar en forma de series se hallaron las siguientes expresiones de forma experimental para