Todo lo muy, muy pequeño actúa a veces como onda y a veces como partícula.
La luz y el electrón no son solo una cosa: son las dos.
Lo que observas depende del experimento que hagas.
2. Onda vs corpúsculo
Corpúsculo significa partícula: como una canica diminuta. Tiene masa, tiene un lugar y choca de uno en uno.
Onda significa algo extendido: como las olas del mar. No está en un solo punto, se abre, se dobla y se suma con otras ondas.
Conceptos clave que debes memorizar:
Longitud de onda (λ): distancia entre dos crestas seguidas.
Momento (p): cantidad de movimiento. Fórmula: p = m · v
Constante de Planck (h): conecta el mundo onda con el mundo partícula. Valor: h = 6.626 × 10^-34 J·s
Analogía para no olvidar: como eres estudiante en el colegio e hijo en casa sin dejar de ser tú, el electrón muestra cara de partícula o cara de onda según dónde esté.
3. La luz dio la primera pista
Como onda: hace interferencia y difracción.
Interferencia: dos ondas se suman o se cancelan.
Difracción: la onda se abre al pasar por una rendija estrecha. Solo las ondas hacen esto.
Como partícula: en el efecto fotoeléctrico, la luz golpea un metal y arranca electrones de uno en uno, como bolitas chocando.
Einstein lo explicó con fotones: paquetitos de energía de luz.
Energía del fotón: E = h · ν, donde ν es la frecuencia.
Conclusión: la luz es onda y partícula. Esa fue la puerta a la dualidad.
4. Hipótesis de De Broglie: el electrón también es onda
En 1924, Louis de Broglie propuso: si la luz, que creíamos onda, puede ser partícula, el electrón, que creíamos partícula, puede ser onda.
Longitud de onda de De Broglie: toda materia en movimiento lleva una onda asociada:
λ = h / p = h / (m · v)
Clave en Química: el electrón en el átomo ya no es una bolita girando, sino una onda estacionaria alrededor del núcleo.
Solo caben las ondas que encajan justo, como las vibraciones de una cuerda de guitarra.
5. La prueba: los electrones se difractan
En 1927, Davisson y Germer lanzaron electrones contra un cristal y vieron difracción de electrones: franjas claras y oscuras, igual que la luz.
Comparación del experimento de doble rendija:
Canicas a dos rendijas → dos montones.
Ondas de agua a dos rendijas → muchas franjas por interferencia.
Electrones uno por uno → cada uno llega como punto, pero con muchos impactos aparece el dibujo de onda.
Tabla resumen:
Cuando actúa como corpúsculo:
Llega a un punto en la pantalla.
Tiene masa y carga en un lugar.
Ejemplo: el electrón choca en el detector.
Cuando actúa como onda:
Forma figuras de interferencia con muchos impactos.
Tiene λ dada por λ = h / (m · v).
Ejemplo: el electrón se difracta en un cristal.
Consecuencia: no tiene sentido preguntar dónde está el electrón como si fuera canica. Hablamos de probabilidad: la onda dice dónde es más probable encontrarlo.
6. Ejemplo resuelto paso a paso
Enunciado: Calcula λ de De Broglie de un electrón con v = 2.2 × 10^6 m/s. Masa: m = 9.11 × 10^-31 kg.
Paso 1 - Qué nos piden: hallar λ para ver si el comportamiento ondulatorio importa. Si λ es parecida al tamaño del átomo, hay que tratarlo como onda.
Paso 2 - Fórmula: λ = h / (m · v), porque relaciona partícula (m, v) con onda (λ).
Paso 6 - Interpretar: 0.33 nm es casi el tamaño de un átomo (0.1 a 0.3 nm). La onda es tan grande como su casa, no se puede ignorar. El electrón en el átomo es onda.
Truco comparativo: una pelota de tenis de 0.058 kg a 20 m/s tiene λ de unos 10^-34 m, muchísimo menor que un átomo. Por eso tú no te difractas al pasar por una puerta. La dualidad existe para todo, pero solo se nota en lo microscópico.
7. En resumen para el examen
La dualidad onda-corpúsculo dice que la luz y partículas como el electrón tienen dos caras: onda y partícula.
Cara onda: interferencia y difracción.
Cara partícula: choques puntuales y efecto fotoeléctrico.
Toda materia en movimiento tiene λ = h / (m · v).
En el átomo, λ del electrón es del tamaño del átomo, por eso se describe como onda y solo hablamos de probabilidad.
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