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Puede medir esta constante cuántica fundamental utilizando LED

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Puede medir esta constante cuántica fundamental utilizando LED

La constante de Planck es una de las constantes fundamentales que establece todas las «reglas» de cómo funcionan las cosas en nuestro universo. (Lleva el nombre del físico teórico Max Planck, mejor conocido por su trabajo sobre energía cuantificada y por ganar un premio Nobel de física en 1918). Está representado por la letra h.

Es posible que ya esté familiarizado con algunas otras constantes fundamentales:

  • La velocidad de la luz (C). Este es el valor constante que todos los observadores miden para todas las ondas electromagnéticas.
  • La constante gravitacional universal (GRAMO). Ésta es la relación entre fuerza, masa y distancia para los objetos involucrados en la interacción gravitacional.
  • La carga eléctrica fundamental (mi). Esta es la carga del electrón y el protón. (Tienen signos opuestos, lo que significa que el electrón es negativo y el protón es positivo). Cada objeto cargado es un múltiplo entero de este valor.
  • La constante de Coulomb. Este es un valor en la ecuación para la interacción entre cargas eléctricas.

La constante de Planck tiene un valor de 6.626 x 10-34 julios-segundos, y aparece principalmente en cálculos relacionados con la mecánica cuántica. Resulta que las cosas realmente pequeñas (como los átomos) en realidad no se comportan como las cosas grandes (como las pelotas de béisbol). A esta escala súper pequeña, nuestra visión clásica de la física no funciona.

Si lanzo una pelota de béisbol, puede tener prácticamente cualquier valor de energía cinética. Podría lanzarlo para que se mueva con una velocidad que dé una energía cinética de 10 julios, o 10.1 J, o 10.00001 J. Parece que cualquier valor es posible. Esto no es cierto a nivel atómico.

Consideremos un átomo de hidrógeno. (Elegiremos hidrógeno porque es más fácil usar el átomo más simple). Consiste en un solo electrón que interactúa con un protón. El electrón puede tener diferentes energías, pero no alguna energía. Puede tener una energía de -13,6 eV, o -3,4 eV o -1,5 eV. (eV es un electrón-voltio, una unidad de energía). Pero no puede tener una energía de -5 eV; eso simplemente no es posible. Eso es porque los niveles de energía del hidrógeno están “cuantificados”, lo que significa que solo hay energías permisibles discretas.

Ha visto otros ejemplos de cosas cuantificadas, como escalones. Suponga que cada escalón es 10 centímetros más alto que el que está debajo. Eso significa que podría estar parado en el piso con una altura de 0 cm, o en el primer escalón a 10 cm. Sin embargo, no puede pararse a una altura de 0,5 cm porque allí no hay escalones. Eso es exactamente lo que sucede con las energías cuantificadas.

La constante de Planck establece la escala de cuantificación para todos los sistemas, pero solo es realmente perceptible para cosas de tamaño atómico. Volvamos a usar el béisbol como ejemplo. En realidad, no puedes lanzar la pelota con alguna energía. (Recuerda, dije «casi cualquiera. ”) Pero la diferencia en las energías de la pelota es tan pequeña que nunca podrías medir los pequeños saltos en los niveles de energía. Es como un conjunto de escaleras con escalones que son tan altos como el grosor de una hoja de papel. Estos niveles son tan pequeños que sentirías como si estuvieras subiendo una pendiente continua.

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