Comportamiento cuántico



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Figura 6
La Figura 6 muestra picos agudos, que se vió que eran característicos del metal que los generaba, superpuestos a un espectro continuo. Los picos agudos tienen una explicación similar al espectro óptico de los elementos (que veremos más adelante, no se preocupen). Mientras que el espectro óptico de los elementos se justifica por la transición entre orbitales de los electrones atómicos más externos, acá se involucran transiciones entre orbitales de los electrones más internos del átomo. A los electrones más internos cuesta más cambiarlos de órbita por estar más fuertemente atraídos por el núcleo y por lo tanto se necesitan energías más altas. Los electrones que chocan, si tienen suficiente energía cinética, pueden transferir esta energía total o parcialmente a átomos individuales del blanco (en este caso, molibdeno). Estos átomos al absorber la energía quedan en estados excitados y cuando se desexcitan nuevamente al estado fundamental, emiten los fotones de rayos X. Ya veremos esto en más detalle cuando veamos la estructura del átomo en detalle y les volveré a mencionar lo visto en rayos X para que lo recuerden. Por último, el espectro continuo se produce por la rápida desaceleración de los electrones que bombardean al molibdeno.

En resumen, el espectro de emisión de rayos X muestra las longitudes de onda emitidas en diferentes procesos. Por un lado, tenemos el proceso de excitación de electrones internos y su posterior desexcitación. Esta desexcitación libera radiación de longitudes de onda muy específicas provocando los picos del espectro. Además de esto, hay un proceso de desaceleración de los electrones al chocar con el ánodo. Este proceso también libera radiación pero en un rango de longitudes de onda muy amplio. Esto provoca la parte continua del espectro. Ambos efectos contribuyen al espectro. El primero solo puede explicarse cuánticamente a través de diferencias de energía bien definidas entre estados electrónicos. El segundo podría explicarse tanto clásicamente como cuánticamente. Ya que clásicamente una partícula cargada que se desacelera libera radiación.

Vean que en la Figura 6 hay una  mínima = m a partir de la cual no se observa emisión. Veamos como se explica esto. Durante el proceso de desaceleración de un electrón al chocar con el blanco es frecuente que se emitan varios fotones. Pero a veces se emite un solo fotón que contiene toda la energía cinética del electrón. Si esta energía cinética es máxima (que ya explicamos en el efecto fotoeléctrico como puede ocurrir) la energía del fotón será Ecmax=eV=h y como =c/=hc/h=hc/Ecmax entonces la m del espectro continuo corresponde a la Ecmax y se la denomina de corte. La existencia de esta m como ven tiene un origen puramente cuántico (porque usamos la ecuación (3) de la clase anterior) y se debe a la existencia de una Ecmax (cosa que como vimos, no tiene explicación clásica). Es así como tanto la existencia del V0 en el efecto fotoeléctrico como m de los rayos X tienen su origen en la existencia de una Ecmax de los electrones.




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