La Mecánica Cuántica y la Luz

Este post ha sido escrito por José Martín Roca

Lo primero que debemos entender es que la materia está formada por átomos que a su vez están constituidos por electrones (carga negativa) y un núcleo, compuesto de protones (cargas positivas) y neutrones (partículas neutras).

Los electrones giran en torno a los núcleos de manera que están orbitando a una cierta distancia, o radio de la órbita. Es obvio pensar que cuanto más cerca esté el electrón del núcleo más ligados están estos ,en el sentido de que es más difícil arrancar el electrón .

Aquí es donde la Cuántica entra en acción, pues podríamos pensar que cualquier órbita podría valer para el electrón, pero no es así, solo unas órbitas con unas ciertas energías de ligadura son válidas , se dice que las energías están cuantizadas.
Los niveles de energía cuánticos (es decir, niveles de energía discretos, puedes estar en la órbita 1 pero no puedes estar en la órbita 3,8) son los posibles niveles en los que se puede
colocar el electrón, pero ¿cómo puede pasar el electrón de un nivel a otro?

La respuesta es simple, le tendremos que dar energía para que deje de estar tan ligado, pasando a órbitas más grandes; no obstante, ahora surge la pregunta obvia ¿cómo podemos darle energía al electrón? La respuesta es inmediata, mediante radiación
electromagnética, es decir, luz.

Para explicar la interacción de la luz con el electrón introducimos una quasi-partícula que denominaremos fotón, que podemos considerarlo de forma muy poco realista pero más intuitiva como la partícula de luz.

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Esta partícula de luz al incidir en el átomo hace que el electrón pase de un estado inferior a otro superior (de uno de órbita menor a otro de órbita mayor, menos ligado al núcleo) decimos entonces que el electrón se excita.
Una vez que hemos entendido cómo al introducir luz el electrón cambia de energía es fácil intuir que cuando el electrón pase de una órbita mayor a una menor pierde energía, es decir, emite un fotón con la energía que se ha perdido, emite luz.
Hemos respondido a nuestra cuestión inicial, pero por el camino nos hemos topado con más preguntas , ¿qué es una quasi-partícula?¿Cómo el núcleo está formado solo de cargas positivas si las cargas de mismo signo se repelen? 

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