Explorando la dualidad Onda-Partícula: Medición del ancho de un cabello.

PAZ GUADALUPE ; SAFADI SAMIR; MARCHISIO ANDRÉS; DEMO AUGUSTO; OTERO MANUEL; FERNÁNDEZ LUCIANA

Congreso; 108° RAFA; 2023

AFA

El concepto de dualidad onda-partcula es central en la fsica de los ultimos cien años. Sin embargo,su comprension y asimilacion es sumamente compleja debido a su caracter microscopico y a la falta de un recíproco macroscópico con caractersticas similares. Desde un punto de vista operativo los estudiantes de física logran en general resolver actividades complejas basándose en un cuidadoso formalismo matemático, pero la interpretacion de los resultados y su análisis conceptual trae aparejadas dicultades. Esta falta de comprensión conceptual limita la posibilidad de que el estudiante verique sus propios resultados pudiendo incluso presentar respuestas físicamente erróneas. Asimismo, esto puede dificultar la comprension de las aproximaciones que se realizan en la teoría al estudiar sistemas de mayor complejidad, como átomos multielectrónicos, moléculas, sólidos, etc.El objetivo de este trabajo es fomentar la discusión sobre la dualidad onda-partcula, centrándose en la luz-fotones y los electrones, utilizando la medicion del ancho de un pelo como pretexto. Cabe resaltar que no se plantea aquí la introduccion por primera vez de los conceptos (ya trabajados en clases previas) sino fomentar la discusión al observar su influencia en el ambito experimental. Se explorarán diferentes métodos de medición y cómo infuyen las caractersticas ondulatorias y corpusculares de las fuentes empleadas en cada caso. En primera instancia se realiza la medicion utilizando un microscopio optico, la cual se puede entender empleando conceptos de optica geométrica. En este caso, se utiliza el concepto de la luz como rayos, discutiendo  la teoría corpuscular de Newton. A partir de aquí se discute el límite de resolucion de los microscopios, lo cual requiere entender a la luz como ondas y el asociado fenómeno de difraccion. Esto da lugar a un segundo método de medición: el láser y la difracción. Se resalta la importancia de la longitud de onda observando las diferencias de medir con luz roja y verde.La experiencia anterior, determina un camino natural a seguir para superar el lmite de resolucion de los microscopios ópticos, medir con longitudes de ondas mas pequeñas. En este punto surge la posibilidad de emplear electrones dado su comportamiento ondulatorio y las longitudes de onda asociadas a los mismos. Finalmente, se emplea un microscopio de barrido electronico (SEM) y se discute sobre la influencia del comportamiento ondulatorio y corpuscular de los electrones.A lo largo de toda la experiencia, se han cambiado las fuentes de ondas, con el principal propósito de fomentar la discusion sobre la dualidad de onda-partcula. En cada caso, el concepto de onda o partícula resulta más natural, aunque no siempre es el ideal para explicar los fenómenos. Por supuesto que ademas de este análisis conceptual, siempre es necesario el análisis propio de la física experimental asociado al tratamiento de datos, incertezas y comparacion de resultados.Si bien estos experimentos no muestran todos los matices de la dualidad onda-partcula de fotones o electrones, el hecho de discutir algunos de ellos en la medición de un mismo objeto permite asociar su influencia. Esta experiencia se plantea como complementaria a otras realizadas generalmente en los cursos de física moderna como son el efecto fotoeléctrico, efecto haz liforme, difraccion de electrones,entre otras; que proporcionan una base sólida para discutir y comprender mejor este importante concepto en la física.