HISTÒRIA

Abans de 1900, tots els fenòmens s'intentaven explicar amb la física clàssica. Però hi havia alguns fenòmens que no tenien explicació amb aquest mecanisme, com eren l'observació experimental d'espectres formats per ratlles monocromàtiques, la radiació del cos negre, l'efecte fotoelèctric, etc.

Entre els segles XVII i XVIII, científics com Robert Hooke, Christian Huygens o Leonhard Euler van proposar teories sobre l'ona de la llum basades en observacions de les experimentacions. No va ser fins l'any 1803, quan Thomas Young va realitzar l'experiment de la doble escletxa, que va solidificar-se aquesta teoria ondulatòria de la llum.

En aquest experiment trobem un raig de llum davant de dos excletxes on darrere seu i trobem una pantalla, la hipòtesi que hi havia abans de fer l'experiment era que es crees dos línies a la pantalla, però lo que van descobrir al fer la pràctica era que la llum formava varies barres de llum com un codi de barres, i això demostrava que la llum tenia característiques d'ona.

L'any 1838 trobem el descobriment dels raigs catòdics, per Michael Faraday, aquesta teoria va ser seguida per Gustav Kirchhoff al estudiar els forats negres i la seva radiació a l'any 1859 i tot seguit al 1877 Ludwig Boltzmann sugereix que els estats de l'energia d'un sistema físic podien arribar a ser discrets. No va ser fins l'any 1900 amb Max Planck que tot aquest seguit de teories van ser acceptades.

Max Planck proposa la teoria anomenada actualment Llei de Planck, una hipòtesi fonamental en la història de la ciència, i que a la vegada, suposa el naixement de la física quàntica. Aquesta hipòtesi consisteix en la quantificació de l'energia. Segons Planck, l'energia no és una magnitud contínua, sinó discreta, com ja comentava Ludwig Boltzmann, on només pot agafar uns determinats valors, que estan fixats i són variables, múltiples d'un valor anomenat quàntum de llum, o fotó. La seva hipòtesi també va poder arribar a explicar la radiació dels cossos negres.

Entre els primers que estudiaren els fenòmens quàntics a la natura destaquen Arthur Compton, C.V. Raman o Pieter Zeeman, que donen nom a diverses descripcions d'efectes quàntics. Robert A. Millikan va estudiar l'efecte fotoelèctric de manera experimental i a partir d'aquest Albert Einstein va desenvolupar una teoria.

Albert Einstein va exposar una equació on utilitzava la constant de Planck (6,62·10^-34 J·s) i la freqüència emesa o absorbida dels electrons per calcular l'energia de la radiació.

E = h · v

Aquesta relació expressa que hi ha una relació directa i universal entre la freqüència de la radiació electromagnètica, i les variacions d'energia que produeix.

Les fletxes vermelles amb corbes representarien els fotons, i les rectes la direcció que agafarien els electrons al absorbir l'energia que els hi dona els fotons.

Un altre dels conceptes fonamentals és la idea de la dualitat ona-partícula, idea proposada per primera vegada pel Príncep Louis De Broglie, on també va demostrar lo que ja hem dit abans, que l'energia dels àtoms era discreta i no contínua com proposava la física clàssica.

La hipòtesi de la dualitat ona-partícula es basa en la idea de suposar que tota partícula es pot interpretar en termes d'una ona, parlant així de funció d'ona en canvi que velocitat o posició de la partícula. Mitjançant la funció d'ona podem obtenir informació sobre el sistema físic que s'estudia.

El tercer pilar fonamental de la física quàntica el trobem en el principi d'incertesa de Heisenberg, on defensa que és impossible mesurar simultàniament i amb absoluta precisió la posició i el moment lineal d'una mateixa partícula en una direcció determinada. Com més precís sigui el nostre coneixement d'una d'aquestes magnituds, més incertesa tindrem sobre el valor de l'altra. Només podem parlar de probabilitats.