Divulgación consulta sobre electrones "libres"

[inakigarber]

Buenas noches;
Desde hace un tiempo me asalta una duda. A ver si me explico claramente.
Cuando un electrón esta ligado a un átomo este solo puede emitir energia en cantidades discretas.Esto se debe por una parte a que el electrón está ligado a un átomo (por ejemplo mediante una fuerza electrostática) y a la dualidad onda partícula del electrón que solo le permite estar en determinadas órbitas.
Supongamos que sacaramos a este electrón de dicho entorno (por ejemplo gracias al efecto fotoeléctrico) y lo colocaramos en otro donde no existiera interacción alguna. Dado que en este entorno no actua ninguna fuerza sobre el electrón este podria estar desplazandose con un movimiento uniforme respecto a un sistema de referencia dado en el que hemos colocado una bobina con un aparato de medida. El electrón, por su propio movimiento generara un campo magnético variable que al atravesar la bobina inducira en esta una corriente que sera detectada por dicho aparato de medida. De acuerdo con la ley de conservación de la energia dado que esta ni se crea ni se destruye y suponiendo que la única energia que hay en el sistema es la que aporta el propio electrón por su velocidad, este habra perdido parte de dicha energia (y de su velocidad), de alguna manera estará ligado a la bobina. Mi pregunta es la siguente.
Me gustaria saber si en este caso tambien cederia la energia en paquetes discretos.
Gracias.

[[Beto]]

Re: consulta sobre electrones "libres"

Si colocas una bobina aparece una fuerza sobre el electrón debida al campo magnético que esta ejerce, luego estaría acelerado y perdería energía. Como la energía se pierde en forma de OEM es natural que esté cuantizada.

[guibix]

Re: consulta sobre electrones "libres"

Así es.

La diferencia es que, en un átomo las energías cuantizadas son unas muy concretas dependiendo del átomo, y para un electrón libre, la energía sigue cuantizada, pero no está limitada a unas energías concretas.

Una confusión común es que "energía discreta" no significa "espectro de energías discreto". El cuanto, aquí es el fotón y puede ser de cualquier longitud de onda. Cuantizado en este sentido significa que para cada longitud de onda de un fotón, sólo existe una sola cantidad de energía asociada. No hay ninguna cantidad de energía prohibida para un fotón, sólo que a cada energía le corresponderá una sola longitud de onda.

[inakigarber]

Re: consulta sobre electrones "libres"

Buenas tardes.

[Beto]

Re: consulta sobre electrones "libres"
Si colocas una bobina aparece una fuerza sobre el electrón debida al campo magnético que esta ejerce, luego estaría acelerado y perdería energía. Como la energía se pierde en forma de OEM es natural que esté cuantizada.

Supongo que OEM significa Ondas Electro Magneticas?.

guibix

Re: consulta sobre electrones "libres"
Así es.

La diferencia es que, en un átomo las energías cuantizadas son unas muy concretas dependiendo del átomo, y para un electrón libre, la energía sigue cuantizada, pero no está limitada a unas energías concretas.

Gracias a ambos por responder.

No me exprese bien el otro dia. Entiendo que si un electrón se encuentra con una bobina como expuse arriba, pierde energia en forma de fotones. Cada fotón es un paquete de energia de forma $E=hf$ donde h es una constante. La frecuencia tendria valores discretos, o podria emitir fotones de cualquier freciencia-energia.

Todo esto tiene relación con el principio de incertidumbre, sobre el cual ya expuse algunas ideas en plan cutre en en este mismo foro. La unica forma de ver la posición de un electrón es mediante un experimento que me permita observar dicha posición (microscópio de Heisembreg) y la unica forma de conocer el mimento lineal (o al menos la velocidad) de dicho electrón es mediante la bobina arriba citada. Por una parte al observar cualquiera de estos observables altero el estado de dichos observables. Si quiero observar la posición del electrón con precision infinita$\Delta {x}=0$ necesito un fotón de longitud de onda $\lambda =0$. Lo cual supone Energia$=\infty$ y por tanto $\Delta {p}=\infty$. Si lo que quiero es conocer el momento con precision absoluta $\Delta =0$ Necesitare conocer la velocicad con precisión absoluta. Esto deberia llevarme a desconcer absolutamente la posición del electrón, pero soy incapaz de llegar a un modelo que me permita entenderlo.

[guibix]

Re: consulta sobre electrones "libres"

Supongo que OEM significa Ondas Electro Magneticas?.

Exacto, eso es.

Por una parte al observar cualquiera de estos observables altero el estado de dichos observables. Si quiero observar la posición del electrón con precision infinita$\Delta {x}=0$ necesito un fotón de longitud de onda $\lambda =0$. Lo cual supone Energia$=\infty$ y por tanto $\Delta {p}=\infty$. Si lo que quiero es conocer el momento con precision absoluta $\Delta =0$ Necesitare conocer la velocicad con precisión absoluta. Esto deberia llevarme a desconcer absolutamente la posición del electrón, pero soy incapaz de llegar a un modelo que me permita entenderlo.

Bueno esto es más bien una consecuencia del principio de indeterminación.

Pero siguiendo el mismo razonamiento, te darás cuenta de que, para que la indeterminación del momento sea 0, la longitud de onda debe ser infinita o de frecuencia 0. Como también la energía es cero, el momento del fotón también es cero, entonces no se altera el momento de la partícula. Por eso la indeterminación del momento es 0 y la indeterminación de la posición es infinita, porque la onda tiene longitud infinita y no es posible darle un margen finito de localización.

Para poder determinar el momento, se mide la variación del momento del fotón enviado, cuanto menos momento tenga el fotón, mayor será el cociente entre el momento inicial y final y menor será el cociente entre el momento inicial y final de la partícula.

Se sobreentiende que esto es matemáticamente hablando. Es virtualmente imposible tratar con ningún de los dos extremos del caso, ya que no es posible generar fotones de infinita energía y es imposible medir un fotón con momento 0 que rebota y que sigue con momento 0, pero el cociente de los dos ceros es infinito. Por eso la indeterminación de cualquier magnitud nunca será nula.

Que quede claro que no soy experto. A lo mejor no lo he explicado de forma totalmente correcta, de ser así, espero que me corrijan.

Saludos.

[inakigarber]

Re: consulta sobre electrones "libres"

Gracias por la respuesta. No he podido contestar antes porque estoy ocupado en otras cuestiones de física. No obstante, hace tiempo que estoy interesado en el tema y le estoy dando muchas vueltas sobre todo desde que empece a leer un libro sobre la teoria cuantica, concretamente sobre las discusiones Einstein-Bohr. Creo que este tema me dara que pensar y espero llegar a alguna parte.