ONDAS Y PARTÍCULAS

 

En los apartados anteriores se han expuesto propiedades de las ondas mecánicas estudiadas en el marco de la física clásica.  En este paradigma el modelo corpuscular de propagación de la energía y el modelo ondulatorio son diferentes e incompatibles entre sí.

 

 

Las ondas tienen bastantes propiedades específicas (por ejemplo, difracción, interferencias, efecto Doppler,..) que, según el punto de vista de la física clásica, no pueden tener las partículas, y estas propiedades deberían servir para diferenciar los dos procesos. Así, por ejemplo, al atravesar una rendija:

Si lo hace un chorro de partículas (dibujos de arriba) no se producirá difracción. Casi todas seguirán en línea recta después de pasar por la rendija y al incidir en una pantalla deben producir un máximo de intensidad enfrente de la abertura y disminuir bruscamente dicha intensidad al alejarnos de esa zona.

En cambio, si lo hace una onda y el tamaño de la rendija es del orden de magnitud de la longitud de onda (dibujos de abajo), se producirá difracción y la intensidad recibida en una pantalla se debe distribuir por ella de una forma más homogénea.
 

En algunos casos es sencillo verificar que se cumplen éstas y otras predicciones experimentales que deberían permitir diferenciar las ondas de un chorro de partículas viajeras. Por ejemplo, no existe duda de que por la superficie del agua se transmiten ondas mecánicas transversales, de que el sonido se transmite por el aire y por otros medios materiales mediante ondas longitudinales o de que una escopeta de repetición puede actuar como foco de un chorro de perdigones.

 

Las cosas se complican cuando se somete a este tipo de pruebas a la luz y también a radiaciones formadas por partículas atómicas y/o subatómicas. En estos casos se observan comportamientos, que la física clásica no puede explicar.

La luz se comporta como una onda (no mecánica) que se refracta, se difracta, produce interferencias al atravesar una rendija doble o múltiple, etc. Pero, la propia luz también actúa como un chorro de corpúsculos en bastantes procesos en los que sus cuantos de energía (fotones) interaccionan con partículas subatómicas.
 

Difracción de un haz de electrones por un orificio

 Interpretación del efecto fotoeléctrico.
 

Lo mismo ocurre con las partículas como electrones, protones, etc. En el efecto fotoeléctrico, por ejemplo, la luz ilumina un metal y sus corpúsculos (fotones) empujan uno a uno a los electrones del metal, que en este proceso se comportan como partículas.

Sin embargo, un haz de estos mismos electrones experimenta difracción cuando pasa por un pequeño orificio circular de tamaño suficientemente pequeño (dibuja la figura típica de difracción en una pantalla situada detrás del orificio). También dos haces de electrones producen interferencias en un experimento consistente en hacerlos pasar a través de una rendija de tamaño adecuado doble o múltiple.
 

Ya hemos dicho que para la física clásica resulta totalmente contradictorio que una misma entidad física pueda manifestar un comportamiento corpuscular y también ondulatorio.  Con el desarrollo de la física cuántica, ambos comportamientos, que parecían contradictorios, se pudieron integrar en un modelo coherente.