Fundamentos de Óptica y Física Cuántica: Conceptos Esenciales

Instrumentos Ópticos Fundamentales

La lupa, también conocida como microscopio simple, es una lente convergente que permite ver los objetos de mayor tamaño que el natural. Se emplea para ampliar la imagen de objetos pequeños, colocándose dentro de la distancia focal.

El Microscopio Compuesto y sus Componentes

El microscopio compuesto sirve para observar objetos cercanos de muy poco tamaño con un aumento mayor que el de una lupa. Está constituido por dos sistemas ópticos o lentes convergentes:

• Objetivo: Sistema de lentes más cercano al objeto. Este se sitúa muy cerca del foco objeto para lograr una imagen real, invertida y de mayor tamaño dentro de la distancia focal objeto-ocular.
• Ocular: Sistema de lentes más cercano al ojo. A través de este observamos la imagen ampliada del objeto.

También encontramos otros componentes esenciales:

• Platina: Sirve de soporte para los objetos a observar.
• Foco luminoso y condensador: Constituyen el sistema de iluminación del microscopio.

Conceptos Clave de la Física Cuántica

Tres hechos fundamentales obligaron a revisar las leyes de la Física Clásica y propiciaron el nacimiento de la Física Cuántica:

• La radiación térmica
• El efecto fotoeléctrico
• El carácter discontinuo de los espectros atómicos

Radiación Térmica: Emisión y Absorción de Energía

Todo cuerpo, por el hecho de estar a una temperatura determinada, emite energía en forma de radiación a la vez que absorbe energía radiada por otros cuerpos calientes. Esta radiación se llama radiación térmica y es de naturaleza electromagnética. La radiación es la energía emitida desde la superficie de cualquier cuerpo, que se transporta por ondas electromagnéticas. Todos los cuerpos emiten este tipo de radiación al medio que les rodea y la absorben de él si están más fríos.

La Teoría Cuántica de Planck: Cuantos de Energía

Según la Teoría Cuántica de Planck, cuando un cuerpo absorbe o libera energía en forma de radiación, lo hace de forma discontinua, en pequeños paquetes o porciones de energía que llamó cuantos de energía. La energía de un cuanto o paquete depende de la frecuencia de la fuente de radiación y viene dada por la fórmula:

E = hf

Donde f es la frecuencia de la radiación y h es la constante de Planck.

Efecto Fotoeléctrico: Interacción Luz-Materia

El Efecto Fotoeléctrico es la emisión de electrones por las superficies metálicas cuando se iluminan con luz de frecuencia adecuada. La luz visible emite electrones solo de los metales muy electropositivos; la ultravioleta, de los metales menos electropositivos; y los rayos X, de todos los metales.