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CONCEPTUAL
el efecto fotoeléctrico, sí es posible p r o n o s t i c a r c o n
exactitud la c o r r i e n t e q u e p r o d u c e u n rayo de luz al
i l u m i n a r u n material fotosensible. No se p u e d e decir
d ó n d e llegará d e t e r m i n a d o fotón a u n a pantalla e n
la difracción con doble rendija, p e r o se p u e d e predecir con gran exactitud las i n t e n s i d a d e s de u n patrón de interferencia d e o n d a s , c o n u n rayo i n t e n s o
de luz. La predicción de la energía cinética de u n
á t o m o d e t e r m i n a d o al rebotar e n u n a red a t ó m i c a
es m u y inexacta, p e r o predecir la energía cinética p r o m e d i o de i n m e n s a s c a n t i d a d e s de á t o m o s e n
la m i s m a red, sí es posible y c o n gran precisión, ya
q u e esa energía se t r a d u c e e n t e m p e r a t u r a . La indet e r m i n a c i ó n e n el nivel c u á n t i c o se p u e d e omitir
c u a n d o se ve q u e g r a n d e s a g r e g a d o s de á t o m o s se
p r e s t a n a p r e d i c c i o n e s m a c r o s c ó p i c a s de e x t r e m a
exactitud.
2 3 . Los e l e c t r o n e s t i e n e n u n a m a s a y u n a carga definidas, y a veces se p u e d e n detectar en p u n t o s e s p e cíficos; d e c i m o s e n t o n c e s q u e t i e n e n p r o p i e d a d e s
corpusculares. También, los e l e c t r o n e s p r o d u c e n
efectos de difracción e interferencia, y se dice q u e
t i e n e n p r o p i e d a d e s ondulatorias. Sólo h a y contradicción si insistimos en q u e el electrón sólo tiene
p r o p i e d a d e s de partícula o bien p r o p i e d a d e s de onda. Los investigadores ven q u e los e l e c t r o n e s t i e n e n
p r o p i e d a d e s de partículas y de o n d a s al m i s m o
tiempo.
25. El principio de c o r r e s p o n d e n c i a de Bohr dice q u e la
m e c á n i c a c u á n t i c a se d e b e traslapar y c o n c o r d a r
c o n la m e c á n i c a clásica en el d o m i n i o e n q u e se h a
d e m o s t r a d o la validez de la m e c á n i c a clásica.
27. El filósofo h a b l a b a de física clásica, la física del
m u n d o m a c r o s c ó p i c o , d o n d e c o n gran precisión
las c o n d i c i o n e s físicas sí p r o d u c e n los m i s m o s resultados. F e y n m a n d e b e h a b e r e s t a d o h a b l a n d o
del d o m i n i o c u á n t i c o , d o n d e p a r a p o c a s cantid a d e s de partículas y eventos, n o se e s p e r a q u e
las m i s m a s c o n d i c i o n e s p r o d u z c a n los m i s m o s
resultados.
29. La rapidez de la luz es g r a n d e e n c o m p a r a c i ó n c o n
las rapideces o r d i n a r i a s q u e m a n e j a m o s en la vida
cotidiana. La c o n s t a n t e de Planck es p e q u e ñ a porq u e d e t e r m i n a longitudes de o n d a de m a t e r i a ordinaria q u e s o n d e m a s i a d o p e q u e ñ a s p a r a p o d e r l a s
detectar, y energías de fotones individuales q u e
son d e m a s i a d o p e q u e ñ a s p a r a detectarlos sin ayuda,
con n u e s t r o s ojos.
Soluciones a los problemas del capítulo 32
2
1. C u a n d o n = 50, el á t o m o es (50) o 2 5 0 0 veces
m a y o r q u e c u a n d o n = 1, y e n t o n c e s su radio es
(2500)(1 x 1 0 - m) = 2.5 x 1 0 " m. El v o l u m e n de
este á t o m o a m p l i a d o es ( 2 5 0 0 ) o 1.6 x 1 0 veces
m a y o r q u e el del á t o m o e n su e s t a d o inferior. ¡Cab r í a n dieciseis mil millones de á t o m o s n o excitados
d e n t r o del ú n i c o á t o m o excitado! (Los á t o m o s de ese
t a m a ñ o , o m a y o r e s , se h a n visto e n fecha reciente,
al confinarlos e n u n a región evacuada. Esos á t o m o s
gigantes, con sus lejanos e l e c t r o n e s enlazados, se
l l a m a n á t o m o s de Rydberg.)
1 0
7
3
218
10
C a p í t u l o 3 3 El n ú c l e o a t ó m i c o
y la radiactividad
Respuestas
a los
ejercicios
1. Los rayos X s o n o n d a s de radiación e l e c t r o m a g n é t i ca de alta frecuencia, y en c o n s e c u e n c i a se p a r e c e n
m á s a los rayos g a m m a , q u e s o n o n d a s e l e c t r o m a g néticas d e frecuencia todavía mayor. En contraste,
los rayos alfa y b e t a s o n h a c e s de partículas m a t e riales.
3. Es i m p o s i b l e q u e u n á t o m o de h i d r ó g e n o e m i t a u n a
partícula alfa, p o r q u e ésta c o n s t a d e c u a t r o n u c l e o nes: d o s p r o t o n e s y d o s n e u t r o n e s . T a m p o c o es p o sible q u e u n m e l ó n de 1 kg se desintegre y forme 4
m e l o n e s d e 1 kg.
5. La partícula alfa t i e n e carga doble, p e r o casi 8 0 0 0
veces la inercia ( p o r q u e c a d a u n o de los c u a t r o nuc l e o n e s t i e n e casi 2 0 0 0 veces la m a s a de u n electrón). Aun c u a n d o la partícula alfa es m á s lenta q u e
el electrón, tiene m a y o r c a n t i d a d de m o v i m i e n t o
por su gran m a s a , y e n c o n s e c u e n c i a se desvía
m e n o s que un electrón en determinado c a m p o
magnético.
7. La radiación alfa h a c e d i s m i n u i r e n 2 u n i d a d e s al
n ú m e r o a t ó m i c o del e l e m e n t o q u e la emite, y e n
4 u n i d a d e s el n ú m e r o de m a s a . La radiación b e t a
h a c e a u m e n t a r e n 1 el n ú m e r o a t ó m i c o de u n elem R