OBSERVACIÓN ESPECTROESCOPICA, EMISIÓN
DE CUERPO NEGRO Y
EFECTO FOTO-ELECTRICO
radiación electromagnética en forma
de luz emitida por gases incandescentes tales
como el hidrógeno,
mostraban un comportamiento discreto.
consistente en un espectro
de colores, el cual dependería del grado de
excitación del gas
Las mediciones por parte de Lummer y
Pringsheim del
espectro de densidad de energía (radiante) por
unidad de frecuencia
(J*s/m3
)introdujo dudas sobre el mecanismo de
emisión y absorción de energía por parte de la
materia.
absorbe toda la
energía radiante
que
incide sobre él, lo
que permite
observar la energía
emitida en función
de temperatura.
Jeans postularon una expresión analítica basada
en la hipótesis de
que los átomos dentro de un sólido se comportan
como osciladores en todo
el rango de frecuencias, absorbiendo y emitiendo
radiación
electromagnética en forma continua
se ajusta
adecuadamente a la curva de cuerpo negro pero
sólo a bajas frecuencias
(infrarrojo)
Max Planck
propuso dos hipótesis ad-hoc
para explicar matemáticamente la forma de la
distribución
de densidad de energía observada
átomos oscilan afrecuencia v
Los_osciladoresabsorven o emiten energia en
forma de radiacion
, la materia debe acumular energía hasta alcanzar
una cierta cantidad
finita para poder entonces emitirla.
a mayor temperatura del cuerpo negro, mayor es
la
frecuencia a la cual ocurre este valor máximo de
la densidad de energía
la ley de Wien
Ley de stefan Bolkman
n corresponde al número de osciladores (átomos
en el
material) que han emitido un cuanto de energía
(con frecuencia ) en un
instante determinado.
expresión analítica basada en la hipótesis de
que los átomos dentro de un sólido se comportan
como osciladores en todo
el rango de frecuencias,
(1,381x10-23 J/K)
la energía E con la cual un fotón incide sobre la
superficie es absorbida por el electrón, este
adquirirá una energía cinética
igual a,
Densidad de energía emitida sin considerar
Cuantizacion de energia
La energía cinética del electrón corresponderá al
exceso de energía luego
de superar la barrera que liga al electrón con el
núcleo.
Einstein propuso que los electrones ligados operan
según la hipótesis de
Planck la energía que absorben es igual a h .
Den sidad de energía a frec_v
energía de arranque mínimo valor de = 0
Planck obtuvo el valor de
la constante universal h = 6,625 10-34 J*s,
al hacer tender el valor del producto hv a cero
(bajas
frecuencias), la expresión de Planck tiende a la
forma de la ecuación de
Rayleigh-Jeans en ese rango de frecuencias.
h eSLa constante de Planck define la energia
\que puede transportar foton/ y dependede la
frecuencia de la onda a la que viaja
energía emitida por
el oscilador armónico como,
el efecto foto-eléctrico
consiste en la emisión de
electrones libres desde la superficie de un material
cuando éste es
iluminado con luz de un cierto tipo de longitud de
onda (color).
La función de trabajo es la brecha de energía que
es necesario suministrar
para que un electrón ligado se libere del campo
eléctrico del núcleo.
ESTRUCTURA DE LA CAPA ELECTRÓNICA
Si la energía del
fotón incidente es menor que la función de
trabajo del material entonces no
habrá emisión foto-eléctrica.
cómo se mide el valor máximo de
la energía cinética que posee el electrón de
arranque
función de trabajo f es la brecha de
energía que es necesario suministrar para
que
un electrón ligado se libere del campo
eléctrico del núcleo
La máxima energía cinética de escape
corresponde al mínimo valor de f = fo
mínimo de la frecuencia no
a cual ocurre el efecto
CLASE C1-2: Estructura cuántica
Relacion por
segunda
Ley de Newton y
tcuantizacion
2.3 MODELO SEMI-CLÁSICO DE BOHR
órbita estacionaria
de Bohr,
la energía total de
un
electrón ligado
Particle como onda
átomos se denominan
hidrogenoides,
hipotesis de Broglie =Comportamiento
condulatorio
radiode Bohr: N=z =L
longitud de orbi k es un numero
entero de su longitud de onda
expresión
simplificada para
la energía total
de
un átomo que
posee un solo
electrón,
ESTRUCTURA DE LA CAPA ELECTRÓNICA
TRANSICIONES ENERGÉTICAS
términos de longitud de onda
electromagnética
Serie dea Balmer COn
n =2
Sommerfeld aporta el numero cuántico
azimutal l=describe forma del orbital
Ademas aporta el numero cuanticomagnetic o
m que refiere a la posicion espacial del orbital
El numero de posibles desdoblamientos
aumenta con
aumento del numero cuántico principal.
Ejemplo del hidrógeno desdoblamiento por
existencia de orbitales excéntricos
CLASE C1-3: Dualidad
ondulatorio-corpuscular e incertidumbre
Modelo ondulaTorio
densidad de la probabilidad
EL PRINCIPIO DE INCERTIDUMBRE
la precisión en
determinar la posición (o energía) de una
partícula en movimiento está determinando por
la precisión en determinar su velocidad (o tiempo
de permanencia a cierta energía)
Caso particular ecuación de Schrödinger Electrón en una caja de potencial 3D
como modelo de un átomo dentro de un solido
Electrón en caja de potencial (pozo de potencial)
ELECTRÓN EN UNA CAJA DE POTENCIAL
ENLACE INTERATÓMICO
ENERGÍA DE ENLACE Y ABSORCIÓN EN
RANGO VISIBLE
TIPOS DE ENLACES EN MATERIALES DE
INGENIERÍA
TEMPERATURA DE FUSIÓN
COEFICIENTE DE EXPANSIÓN TÉRMICA
Expansión térmica es la consecuencia
anarmonicidad de la vibración térmica
Ejemplo:
Molécula de metano (CH4
)
ENLACE IÓNICO
Transferencia de electrones desde
un orbital atómico a otro orbital
atómico resulta en ionización de
átomos, generando atracción
electrostática
ENLACE COVALENTE
ENLACE METÁLICO
caso especial de enlace covalente donde el
numero de
estados atómicos que contribuyen al orbital
molecular es tan grande que el orbital
molecular alcanza todo el espacio del material
ENLACE COVALENTE – ENLACE Y ANTI-ENLACE
Orbitales moleculares corresponden a
combinación lineal de orbitales
atómicos
Orbital de enlace y anti-enlace
corresponden a
funciones de onda de energía más y
menos
negativa, respectivamente
La estabilidad de la molécula depende del total de la
energía de los enlaces.
REPRESENTACIÓN DE BANDA
ENLACES SECUNDARIOS
DIPOLO PERMANENTE – DIPOLO
PERMANENTE (VAN DER
WAALS-KEESOM)
DIPOLO PERMANENTE – DIPOLO INDUCIDO
(VAN DER WAALS-DEBYE)
DIPOLO INDUCIDO – DIPOLO INDUCIDO
(VAN DER WAALS-LONDON)
CLASE C1-5: Ordenamiento de largo
alcance
TIPOS DE CELDAS UNITARIAS
TIPOS DE MATERIALES SOLIDOS
DIRECCIONALIDAD DE ENLACES Y DENSIDAD
NÚMERO DE COORDINACIÓN
ÍNDICES DE MILLER – PUNTOS Y DIRECCIONES
ÍNDICES DE MILLER – FAMILIAS DE
DIRECCIONES Y PLANOS
Metal organic networks (MOFs)
CELDA UNITARIA
Excepto del espacio físico representativo
de la estructura, además:
- Mínimo volumen
- Máxima simetría
ÍNDICES DE MILLER – PLANOS
Nomenclatura:
h, k, l son enteros recíprocos del
punto de intersección del plano
con los ejes x, y, z.
ÍNDICES DE MILLER PARA SISTEMA
HEXAGONAL
ESTRUCTURAS
CRISTALINAS
ESTRUCTURAS CRISTALINAS
CLASIFICACIÓN POR SIMETRÍA
Sistema Triclínico
CLASE C1-6: Microestructura I – Tensiones
residuales y Textura
MICROESTRUCTURA DE MATERIALES
TIPOS DE IMPERFECCIONES DE LA ESTRUCTURA
Tensión residual (residual stress): Estado de tensión
persistente en el material en ausencia de
cargas externas,
TIPOS DE TENSIONES RESIDUALES
Resumen de métodos comunes para aceros
DEFECTOS GLOBALES
TENSIONES RESIDUALES
Energía plastica almacenada
EJEMPLO DE RELEVANCIA: SOLDADURA
EFECTO DE TT.RR. EN DIFRACCIÓN
EJEMPLO DE RELEVANCIA: MANUFACTURA
ADITIVA
POLICRISTALINIDAD Y TEXTURA
POLICRISTALINIDAD Y TAMAÑO DE GRANO
Efecto de tamaño de grano en difracción
Textura de laminación (rolling texture)