Taller: ENSEÑANZA POR INVESTIGACIÓN EN FÍSICA EN LA ESCUELA SECUNDARIA (ES): ASPECTOS BÁSICOS DE MECÁNICA CUÁNTICA EN LA ES

FANARO, MARIA DE LOS ANGELES; ELGUE, MARIANA; ARLEGO, MARCELO

Congreso; Segundo Congreso Internacional de Enseñanza de las Ciencias y la Matemática; perspectiva Didáctica, Cognitiva y Epistemológica (2 CIECyM), y Tercer Encuentro Nacional de Enseñanza de la Matemática (3 ENEM); 2016

El objetivo del taller es compartir una propuesta de enseñanza por investigación para los aspectos fundamentales de Mecánica Cuántica en la Escuela Secundaria a partir del estudio de la luz. Para establecer el carácter cuántico se adopta el enfoque de Feynman (1985) en la descripción y explicación de cuatro experiencias con luz (reflexión, refracción, Experiencia de la Doble Rendija (EDR) ?realizables en aula- y EDR con luz de muy baja intensidad, que permite apreciar las detecciones discretas). Las tres primeras experiencias se presentan de manera clásica, y luego se introduce la última mediante un conjunto de imágenes reales que muestran el carácter discreto de la luz. Así, surge la necesidad de introducir un marco unificador, que permita explicar todas las experiencias presentadas. Se utiliza una adaptación del enfoque de ?Considerar los caminos alternativos? de Feynman como la técnica para calcular probabilidades en el caso simple de emisión y detección de luz, estableciendo sus principales consecuencias. La adaptación se basa en la utilización de un sistema geométrico vectorial y simulaciones informáticas (Fanaro, Otero y Elgue, 2014). Luego se aplica la técnica a las experiencias de reflexión y refracción, estableciendo y/o recuperando el Principio de Fermat de tiempo mínimo (Fanaro, Arlego y Otero, 2014). Por último, se aplica la técnica a la EDR y se encuentra una expresión que modeliza los máximos y mínimos de luz que resultan de ella. El enfoque de Feynman utilizado es matemáticamente equivalente al formalismo canónico de operadores de la mecánica cuántica, y permite partir de eventos simples pero representativos de mecánica cuántica (emisión y detección de electrón libre o luz) destacando las principales características de los sistemas cuánticos (Fanaro, Otero y Arlego, 2012). También permite analizar la transición entre la mecánica cuántica y la clásica, estableciendo el carácter universal de la primera, recuperando conceptos de física clásica familiares para los estudiantes.