<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<Search><pages Count="22"><page Index="1"><![CDATA[3



                                                                                                                            BG

                          Comunicacional                                         Socioemocional
                                                                                                                                                                                                                                         3      GB
                                             Digital                 Matemática












                                                    COMPETENCIAS





                                                     INSERCIONES
                                                    CURRICULARES                                                                                                                                                                                 Física




                                                                                                                            Física








                                          Educación                    Cívica, Ética
                                        Socioemocional                 e Integridad

                            Desarrollo                 Seguridad Vial                Educación
                            Sostenible                  y Movilidad                  Financiera
                                                         Sostenible

























                   Contacto: 098 747 9990
               Correo: distribuidora_ra@hotmail.com
                Guayaquil: CC Albán Borja, Local 88]]></page><page Index="2"><![CDATA[UNIDAD
                       TEMÁTICA
                         5                Física cuántica






                      Seguramente, la unidad que más estabas esperando, luego de haber escuchado tanto sobre esta pala-
                      bra que suena a magia: “cuántica”. Su fama está bien merecida: las ideas de esta rama de la física sacu-
                      dieron nuestra manera de pensar y cuestionaron todo lo que dimos por sentado por siglos. Incluso
                      ahora es difícil de creer que la realidad del mundo microscópico -que es sobre el cual versa la física
                      cuántica- sea como nos dice esta teoría. ¡Abre tu mente entonces y prepárala para esta unidad!































































                 ©Shutterstock



               104
               104   Física
               104
                         a
                     Físic
                     3.º BG
                     3.º BG
                                                                                                                     28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   104                                                                              28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   104]]></page><page Index="3"><![CDATA[Aplicación recreativa de la luz láser en un concierto.
                                                                         Este tipo de luz sería imposible sin la física cuántica.





                                                                         Observa y recuerda


                                                                         •  ¿La luz láser presenta una mezcla de colores o un
                                                                            único color, puro?, ¿hay esta ‘pureza’ y exactitud
                                                                            en otras fuentes de luz?
                                                                         •  ¿Se podrían lograr estas características sin la física
                                                                            cuántica?




                                                                         ¿Qué aprenderemos?






                                                                                           Cuanto de luz


                                                                                            Experimento



                         Educación                                                            Efecto
                         financiera                                                         fotoeléctrico
                    Física y profesiones                             ©Shutterstock

                    Física pura
                                                                                              Física
                    Esta profesión se complementa con la filosofía; se                       cuántica
                    podría decir que la una sin la otra serían incomple-
                    tas. Un físico puro es un filósofo que desde la curiosi-
                    dad y el deseo de descubrir la formulación del
                    universo, experimenta partiendo de ideas de otros            Dualidad            Magia cuántica en
                    científicos para desarrollar nuevas teorías. Isaac        onda-partícula            el día a día
                    Newton reafirmó esta idea cuando dijo: “Si he visto
                    más allá que otros es porque me he parado sobre             Experimento de          Aplicaciones
                    hombros de gigantes”.                                        doble rendija
                    Los avances de la física nos entregaron la tecnología
                    del siglo XXI, con aplicaciones para la medicina, el          Principio de
                    medioambiente o las ciencias de la Tierra, todas ellas       incertidumbre
                    producto de investigaciones científicas donde los fí-
                    sicos puros fueron un aporte enorme.


                    Universidades que ofertan la carrera: la Escuela Politéc-
                    nica Nacional del Ecuador y la Universidad San Francisco
                    de Quito.


                    lynk.ec/13fsc23

                                                                                                                 105
                                                                                                           Físic a  105
                                                                                                           Física
                                                                                                           3.º BG
                                                                                                           3.º BG


                                                                                                                     28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   105
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   105                                                                              28/7/25   10:15]]></page><page Index="4"><![CDATA[1                      Efecto fotoeléctrico







               DUA. Representación

                                         Todo lo que ocupa un lugar en el espacio es materia. La unidad mínima de la mate-
                    Saberes previos
                                         ria, que tiene las propiedades de un elemento químico, es el átomo.
                  ¿Por qué, al calentarse,   Se han desarrollado varios modelos que describen al átomo sin que ningún ser hu-
                 ciertos objetos cambian   mano lo haya visto realmente, pero la idea que hemos llegado a tener de este es ex-
                             de color?   cepcionalmente increíble gracias a científicos como Rutherford y Bohr, entre otros.
                                         Este elemento tiene un núcleo que corresponde al 99,9 % de la masa atómica y, alre-
                                         dedor de este, se encuentran orbitando partículas diminutas, denominadas electro-
                                         nes, que a la vez tienen comportamiento de ondas.



                        Socioemocional


                  Existen muchos mitos
                  sobre la física cuántica
                que van tomando fuerza
                   en la sociedad actual,
                   como pensar que dos
                 partículas pueden estar
                     en varios lugares al
                  mismo tiempo, que el
                      pasado se puede
                 modificar o la existencia
                de los mundos paralelos.
                       Es fundamental
                  informarse a través de
                   fuentes académicas y
                         desarrollar un
                    pensamiento crítico
                           frente a las
                       pseudociencias.


                                                                                                                    ©Shutterstock




                                         Modelo atómico
             ©Wikimedia Commons          El inicio de la comprensión de este doble comportamiento es el efecto fotoeléctrico.


                                         Para llegar a explicar el efecto fotoeléctrico, es importante conocer un poco de la
                                         historia de la mecánica cuántica.
                                         El físico Heinrich Rudolf Hertz (Alemania, 1857-1894) descubrió el efecto fotoeléctri-
              Chakras y aura, conceptos
              pseudocientíficos que suelen   co cuando observó que al iluminar con luz ultravioleta un objeto metálico cargado,
              asociarse con la cuántica.  pierde su carga; sin embargo, a este descubrimiento le faltaba una explicación más
               Investiga algunas mentiras   contundente. Fue Philipp Lenard (Alemania, 1862-1947), asistente de Hertz, quien
                   y verdades que se han   amplió los estudios y logró demostrar que, en un tubo donde se ha practicado un
                  desarrollado en relación   vacío, cuando choca luz ultravioleta sobre ciertos metales, se arrancan electrones del
                     con esta disciplina y   metal. Estos electrones se propagan y pueden ser acelerados o retardados por un
                      expresa tu opinión.  campo eléctrico; de igual manera, sus trayectorias curvas y también su velocidad
                                         pueden ser afectadas por un campo magnético.


               106   Física
                     3.º BG





                                                                                                                     28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   106                                                                              28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   106]]></page><page Index="5"><![CDATA[DUA. Representación

                  Con estos antecedentes, en el año 1900, otro científico llamado Max Planck (Alema-
                  nia, 1858-1947), al querer descifrar por qué algunos cuerpos cambian de color al ca-
                  lentarse, y con la ayuda de los avances de Lenard, descubre una constante que
                  permite calcular la energía de la luz, pero con un artificio matemático. ‘Solo’ consigue       Comunicacional
                  calcular la energía de la luz, pero en pequeños pulsos no continuos, a los que llamó
                  cuantos. Enuncia, entonces, la constante de Planck para calcular la energía de un   cuanto. Del latín
                  cuanto o fotón, que depende de la frecuencia de radiación:                     quantum, cantidad
                                                                                                 indivisible de energía,
                                                                                                 proporcional a la
                                                    E = h·ν                                      frecuencia del campo al
                                                                                                 que se asocia.
                  E es la energía, h la constante de Planck y ν la frecuencia de la radiación.   fotón. Palabra derivada
                                                                                                 del griego que significa
                                               h = 6,626 10  J·s.                                luz. El físico Gilbert N.
                                                          -34
                                                                                                 Lewis, en 1926, denominó
                  Un año después, Planck explicó el espectro de emisión de un cuerpo negro. Esta, lla-  así al quanto de luz. Esta
                  mada ley de Planck, es la primera propuesta de un principio propiamente cuántico   partícula no posee masa
                                                                                                 ni carga eléctrica.
                  que, dicho sea de paso, fue muy criticado ya que contradecía las leyes de la física clá-
                  sica que no podía explicar estos fenómenos.                                    espectro. Una imagen o
                                                                                                 una representación
                  La ley de Planck describe las proporciones de energía emitida por un cuerpo negro   gráfica de un fenómeno
                  en distintas longitudes de onda a una temperatura definida.                    físico que no puede ser
                                                                                                 observado.
                  A medida que la temperatura va en aumento, el color del cuerpo cambia del rojo al
                  amarillo y al azul. Estos cambios se describen teóricamente mediante el espectro   cuerpo negro. Se
                                                                                                 denomina así a un objeto
                  electromagnético.                                                              hipotético que,
                                                                                                 teóricamente, absorbe
                                                                                                 toda la radiación emitida
                                     10  12                                                      hacia él y que, a su vez, no
                                                                 4
                                                             3 .10  K   4                        refleja ni emite luz.
                                     10
                                       10
                                  B λ  (Wμ –2  μm –1  sr –1 )  10  8  10  K  5500 K                     Cívica
                                                                  1,5 .10   K
                                                                       4
                                                                       7000 K
                                                                           4000 K
                                     10
                                       6
                                                                           3000 K
                                                                                                 Muchas de las
                                     10  4                                                       poblaciones amerindias
                                        10  –8     10  –7      10  –6       10  –5               del Ecuador se
                          B   radiación espectral           λ (m)                                encuentran en zonas que
                           λ
                          W vatio                                                                no tienen conexión con el
                          μ micra
                          sr estereorradián (unidad del ángulo sólido)                           sistema eléctrico nacional.
                                                                                                 Los proyectos de energía
                                                                                                 renovable pueden ser una
                  Figura 5.1. Representación del espectro electromagnético de la radiación de cuerpo negro a    solución.
                  diferentes longitudes de onda.
                                                                                                 Indaga y responde:
                                                                                                 ¿qué relación existe entre
                  La ley de Planck se describe matemáticamente mediante la siguiente ecuación:   el efecto fotoeléctrico
                                                                                                 y la producción
                                                2hv 3      1                                     de energía solar?
                                           I(v)=
                                                 c 2  exp(hv/kT)−1
                                                                   ,


                                                                                                           Física  107
                                                                                                           3.º BG





                                                                                                                     28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   107
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   107                                                                              28/7/25   10:15]]></page><page Index="6"><![CDATA[DUA. Representación

                                         donde  I(ν) es  la cantidad  de  energía por  unidad de área, tiempo
                                         y ángulo sólido por longitud de onda o unidad de frecuencia;
                   Función trabajo
                             Función                                  ν es la frecuencia;
                 Elemento
                           trabajo (eV)
                                                                  h es la constante de Planck;
                Aluminio   4,3
                                                                   c es la velocidad de la luz;
                Carbono    5,0
                Cobre      4,7                                  k es la constante de Boltzmann;
                Oro        5,1                               T es la temperatura del cuerpo negro.
                Níquel     5,1
                Silicio    4,8           En el año 1905, Einstein recoge todos estos estudios y toma muy en serio la teoría de
                Plata      4,3           Planck (de la que el propio Planck no estaba del todo convencido). Einstein decía
                                         que un cuerpo al “rojo vivo” emitía una radiación que podía ser demostrable solo si la
                Sodio      2,7
                                         luz podía ser emitida y absorbida en paquetes discretos llamados quantos o cuantos
                                         de luz (que es de donde viene el nombre de mecánica cuántica). Einstein retoma el
               Tabla 1                   fenómeno fotoeléctrico para elaborar su explicación, basándose en el concepto del
                                         cuanto de luz o fotón y, de esta manera, demuestra que la ley de Planck era cierta.

                         Matemática


                   Algunas calculadoras
                 traen implementada en                                 Fotones incidentes
               su teclado la operación de
               potenciación y su símbolo
                       y
                    es x . Nos sirve para                              Fotoelectrones emitidos
                     calcular cantidades
                    elevadas a cualquier
                           exponente.
                                                          Fotocátodo                      Blanco (ánodo)
                  Indaga y responde: ¿qué
                   relación existe entre la
                matemática y la mecánica
                             cuántica?




                                         Figura 5.2. Montaje experimental para estudiar el efecto fotoeléctrico.


                                         El efecto fotoeléctrico es un fenómeno natural. Al incidir un haz de luz visible o ultra-
                                         violeta (radiación electromagnética) sobre un material, provoca que este emita elec-
                                         trones. Esto demuestra la capacidad que poseen los fotones de transferir energía al
                                         material cuando interactúan con él para que así se extraigan electrones.
                                         El haz de luz está constituido por fotones, cada uno de los cuales contiene energía
                                         dependiente de su frecuencia. Para aumentar la intensidad de luz, se requiere incre-
                                         mentar el número de fotones, mas no incrementar la energía de cada fotón. Cuando
                                         cada fotón choca contra el material, cede su energía a un electrón. Si esta energía es
                                         superior o igual a la del escape del electrón (propiedad denominada función traba-
               Celdas fotoeléctricas.    jo), entonces este es extraído.
                                         En la tabla encontramos la cantidad de energía necesaria para arrancar un electrón
                                         de una placa del metal, cantidad medida en electrón-voltio (eV).


               108   Física
                     3.º BG





                                                                                                                     28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   108                                                                              28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   108]]></page><page Index="7"><![CDATA[DUA
                  Evaluación formativa                                                        Acción y expresión





                    Indaguemos
                                                                                                 Claves para indagar
                  1.  Investiga sobre la vida de Max Planck ¿Cuál fue su descubrimiento más
                      importante?                                                                El apoyo en medios au-
                                                                                                 diovisuales  es  siempre
                       ___________________________________________________________________________  una  buena  idea  en  el
                       ___________________________________________________________________________  momento de investigar.
                                                                                                 Por ejemplo, puedes
                       ___________________________________________________________________________
                                                                                                 mirar el siguiente video
                       ___________________________________________________________________________  para contestar a la pre-
                       ___________________________________________________________________________  gunta 2: lynk.ec/13fsc30
                       ___________________________________________________________________________


                  2.  Lee cada enunciado. Luego, decide si es verdadero o falso.

                       a)  Dos fotones de diferente energía pueden arrancar electrones
                          de un material y tener electrones de igual energía.

                       b)  La intensidad de radiación de un cuerpo negro depende
                          totalmente de la radiación electromagnética, térmica y de la
                          energía de los fotones.


                       c)  La velocidad de los electrones desprendidos es proporcional
                          a la frecuencia de dicha luz y no depende de su intensidad.


                       d)  Un cuerpo negro es de color negro solamente a temperatura
                          ambiente.


                       e)  En el efecto fotoeléctrico, la función de trabajo debe ser
                          mayor que la energía del fotón.



                  3.  Responde.
                      a)  Un fotón cuya energía es Ep choca con una superficie cuyo trabajo es φ.
                         ¿Cuál es la máxima energía cinética que puede tener un electrón emitido por   Necesidades educativas
                         efecto fotoeléctrico?
                         __________________________________________________________________________  Uno de los más grandes
                         __________________________________________________________________________  genios de la física en la
                                                                                                 época contemporánea,
                      b)  ¿Cuáles son las aplicaciones del efecto fotoeléctrico en la vida cotidiana?  Stephen Hawking
                         __________________________________________________________________________  (1942-2018), padeció una
                                                                                                 enfermedad
                         __________________________________________________________________________  motoneuronal que lo dejó
                                                                                                 paralizado casi por
                    Actividad cooperativa                                                        completo. Valorar el
                                                                                                 trabajo realizado por
                  4.  Formen un grupo de 4 y hagan un mentefacto del efecto fotoeléctrico. Utilicen   personas con
                      gráficos, ideas, apuntes, etc.                                             discapacidad es fortalecer
                                                                                                 el avance social.

                                                                                                           Física  109
                                                                                                           3.º BG





                                                                                                                     4/8/25   14:39
         Fis 3 U5 BG Cultiva.indd   109
         Fis 3 U5 BG Cultiva.indd   109                                                                              4/8/25   14:39]]></page><page Index="8"><![CDATA[2                      Dualidad onda-partícula







               DUA. Representación

                                         Denominada también onda corpúsculo, es un fenómeno de la mecánica cuántica.
                    Saberes previos
                                         Esta dualidad no es comprensible desde la racionalidad humana, aun cuando ha
                         ¿Recuerdas el   sido demostrada de forma empírica. Contrariamente a la lógica, las partículas tienen
                comportamiento de una    comportamientos de ondas y, a su vez, las ondas se comportan como partículas.
                         partícula en el   Esta dualidad significa que un electrón, al ser lanzado, se desplaza como si fuera una
                  movimiento rectilíneo
                uniformemente variado?   onda (como un rayo de luz), pero al chocar contra una pared, por ejemplo, se impac-
                La onda sonora atraviesa   ta como si fuera una partícula (un fotón). Debido a este comportamiento dual, a es-
                muros y paredes. ¿Cómo   tas partículas se las ha llamado partículas cuánticas.
                          se desplaza?   Por lo expuesto, no podemos decir que la partícula cuántica sea onda o sea partícula
                                         precisamente. Esto se puede explicar en el ejemplo de la Figura 5.3. al proyectar un
                                         cilindro sobre dos paredes perpendiculares, se observa que la proyección en la pri-
                                         mera pared refleja un círculo, mientras que la de la segunda pared refleja un cuadra-
                                         do, pero, en sí, el cilindro del cual se proyecta no es ninguna de las dos figuras.


                        Socioemocional

























                                                                                                                    ©Wikimedia Commons






             ©Física C, www.elguindilla.com  Figura 5.3. Si se observaran únicamente las proyecciones de la figura en las paredes, y no se viera el
                                         objeto que se proyecta, seguramente se podría pensar que no se trata de un mismo objeto. Un electrón,
                                         por ejemplo, se comporta como onda y partícula, pero puede quizás no ser ninguna de las dos.


                                         Este ejemplo es solo una metáfora, una manera de invitarte a abrir la mente, a darte
                                         cuenta de que la realidad puede ser más grande de lo que miras desde tu punto de
                                         vista. Sin embargo, no es exacto, pues no existe en el mundo macroscópico, clásico,
                                         un equivalente a la dualidad onda partícula, que es un fenómeno puramente cuánti-
                                         ca. ¡Quizás mejor valdría solo aceptar que esta realidad cuántica es simplemente im-
                                         posible de imaginar para seres macroscópicos como nosotros!



               110   Física
                     3.º BG





                                                                                                                     28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   110
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   110                                                                              28/7/25   10:15]]></page><page Index="9"><![CDATA[DUA. Representación

                  Principio de incertidumbre                                                    Interdisciplinariedad

                  Si recordamos la física clásica, al analizar una partícula en movimiento, se pueden co-  Física e Historia
                  nocer su trayectoria, la posición y su desplazamiento. La física cuántica, en cambio,   Werner Heisenberg
                  rompe todas estas teorías y se lanza al principio de incertidumbre de Heisenberg   (Alemania, 1901-1976) fue
                  (1925), en el que se explica que a mayor precisión sobre la medida de la posición de   un físico que recibió el
                  una partícula, menor precisión habrá sobre su velocidad y viceversa. Así: “la precisión   premio Nobel de Física en
                  absoluta de una implica la imprecisión total de la otra”.                      1932, debido a su
                                                                                                 contribución fundamental
                                                                                                 en la física cuántica con el
                           x  p                                                                  principio que lleva su
                                  2                                                              nombre.
                              h         h es la constante de Plank y                             También estuvo a cargo
                           =
                             2          h rayada (ħ) es la constante de Dirac                    del desarrollo de la
                                                                                                 bomba atómica durante
                                                                                                 la Segunda Guerra
                  El principio de incertidumbre dice que las variables posición, momento angular, mo-  Mundial, en Alemania,
                  mento lineal, entre otras, se definen de manera relativa, de acuerdo con el procedi-  pero no lo logró.
                  miento experimental en que sean medidas. Por lo tanto, resulta que la medida
                  dependerá del mecanismo de observación. Por ejemplo, para poder ubicar en posi-
                  ción y medir la velocidad de un electrón (verlo de alguna manera), se requiere mo-
                  verlo; de esta manera, habrá que realizar un choque entre un fotón y el electrón. Al
                  hacer esto se está modificando su velocidad y posición; así, la medida hallada nunca
                  dejará de tener un error. Esto no constituye una dificultad de la precisión de los ins-
                                                                                                                   ©Shutterstock
                  trumentos de medición, sino del comportamiento cuántico de las partículas.

                  El experimento de la doble rendija

                  Con este experimento se demuestra todo lo explicado anteriormente. En este caso,   Indaga y amplía sobre la
                                                                                                 vida de Werner Heisenberg,
                  lo haremos con tres elementos:                                                 luego confecciona una
                  Caso 1: empleando balas.                                                       ficha bibliográfica.
                  Caso 2: empleando ondas.
                  Caso 3: empleando electrones.

                  Caso 1: experimento con balas                                                        Digital
                  Se coloca una placa metálica antibalas
                  con una ranura en el centro y, atrás de                                        Mira este video que
                  esta, una pantalla sensible.                                                   explica el experimento
                                                                                                 de la doble ranura:
                  Un tirador o tiradora se coloca delante                                        lynk.ec/13fsc24
                  de la ranura y comienza a disparar de
                  manera continua. Las balas atravesa-
                  rán la ranura de la placa hasta la placa
                  sensible, donde se ve reflejada una lí-
                  nea vertical.                                                              ©https://www.youtube.com/watch?v=SzX-R38dZQw
                  Luego, se cambia la placa metálica                                             Discute en clase sobre las
                  por otra con doble ranura. Entonces el                                         implicaciones que puede
                  tirador  o  tiradora  dispara  continua-                                       tener la visión
                  mente, de tal manera que en la placa                                           onda-partícula.
                  sensible se han formado dos líneas
                  paralelas. (Fig. 5.4).               Figura 5.4. Experimento de la doble rendija.


                                                                                                           Física  111
                                                                                                           3.º BG





                                                                                                                     28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   111                                                                              28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   111]]></page><page Index="10"><![CDATA[DUA. Representación

                                                             Caso 2: experimento con ondas de agua
              ©Onda, www.cdnb.20m.es                         observará que al atravesar la ranura,  en el agua se forma una
                                                             Si dejamos pasar una onda de agua por la primera rendija, se

                                                             nueva onda, la cual se propaga hasta la pantalla sensible en
                                                             donde se distingue una línea vertical, justo en frente de la ranu-


                                                             Cuando se deja atravesar la misma onda de agua a través de
               Figura 5.5. Una onda de agua   ©http://cdnb.20m.es  ra. Es ahí donde las ondas tienen mayor intensidad (Figura 5.5.).
               atravesando una rendija.                      las dos rendijas, el agua se propaga formando una suerte de
                                                             rombos, los cuales, al chocar sobre la pantalla, se comportarán
                                         Figura 5.6. Una onda de   como lo muestra la Figura 5.6. (un patrón de interferencias):
                                         agua atravesando dos   una serie de líneas paralelas donde existe mayor intensidad.
                                         rendijas.


                                                                 Caso 3: experimento con electrones
                                                                 Al dejar pasar un haz de electrones a través de una rendi-
                                                                 ja, en la pantalla se formará una línea vertical (comporta-
                                                                 miento como el del ejemplo de las balas) (Figura 5.7.).
                                                                 Pero al hacer pasar el mismo haz de electrones por la pla-
                                                                 ca metálica que tiene dos ranuras, entonces se podrá ver
                                                                 en la pantalla una serie de líneas verticales (patrón de in-
                                                                 terferencias), tal como ocurrió con las ondas (Figura 5.8.).

               Figura 5.7.                                       Finalmente, se hace pasar el mismo haz de electrones a
                                                                 través de la placa de dos ranuras (con un sensor para que
                                                                 se  pueda  observar  cómo  se  comporta  cada  electrón:
                                                                 como onda o partícula). Si al momento de pasar los elec-
                                                                 trones se determina que son partículas, en la pantalla
                                                                 sensible se forman dos líneas verticales (como en el caso
                                                                 de las balas). Esto quiere decir que el resultado es afecta-
                                                                 do por quien lo mire (Figura 5.9. y Figura 5.10.)
                                                                 “La conciencia del observador interfiere en el comporta-
               Figura 5.8.                                       miento de las partículas elementales, que reaccionan a la
                                                                 observación. Así, si esperas que una partícula subatómi-
                                                                 ca se comporte como onda, ¡lo hace! Y si esperas que lo
                                                                 haga como corpúsculo, ¡lo hace!” (Fernández Vidal, 2011).
              ©https://www.slideshare.net/dveljov/double-slit-experiment-danilo  Figura 5.9.   acontece con todas las partículas. Esta indeterminación
                                                                 Este comportamiento de los electrones de corpúsculo,
                                                                 unas veces de onda y otras de las dos a su vez; mientras
                                                                 que, en otras  ocasiones, dependiendo  del observador,


                                                                 no es debido a la imprecisión de los instrumentos de
                                                                 medición o a la falta de tecnología para lograr determi-
                                                                 narlos, sino es parte de la naturaleza misma de las partí-
                                                                 culas, en donde el observador juega un papel
                                                                 fundamental en el resultado de los fenómenos.
                                                                 La dualidad onda-partícula rompe con la visión determi-
                                                                 nista del universo de Newton, ya que abre paso a la in-
                                                                 certidumbre de los fenómenos y entramos en el campo
                                                                 de una realidad en donde las diversas probabilidades se
               Figura 5.10.                                      pueden presentar.


               112   Física
                     3.º BG





                                                                                                                     28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   112                                                                              28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   112]]></page><page Index="11"><![CDATA[DUA
                  Evaluación formativa                                                        Acción y expresión




                  1.  Explica lo que entiendes sobre la dualidad onda-partícula; utiliza gráficos si es
                      necesario.

                       _____________________________________________________________________________________________________
                       _____________________________________________________________________________________________________

                  2.  ¿Qué dice el principio de incertidumbre de Heisenberg?


                       _____________________________________________________________________________________________________
                       _____________________________________________________________________________________________________


                  3.  ¿Qué se proyecta cuando pasan rayos de luz a través de una placa metálica con
                      dos ranuras?

                       _____________________________________________________________________________________________________

                  4.  Lee y analiza cada enunciado. Luego, escribe V (verdadero) o F (falso), según
                      corresponda.

                       a)  Según el principio de dualidad onda-partícula, todas las
                          partículas materiales tienen propiedades tanto de onda
                          como de partícula.


                       b)  Heinsenberg fue un físico alemán que mide la mecánica
                          cuántica a través de teorías basadas en las ondas
                          electromagnéticas.                                                     Claves para indagar

                       c)  La conciencia del observador interfiere en el                         Cuando se investiga sobre
                          comportamiento de las partículas elementales que                       un personaje,
                          reaccionan a la observación.                                           seguramente habrá
                                                                                                 muchas fuentes que
                                                                                                 hablen lo mismo y
                  5.  Investiga y haz un resumen sobre el Premio Nobel                           también muchas cosas
                      que ganó Albert Einstein, en 1921. ¿La teoría de la                        nuevas. Es recomendable
                      relatividad fue la que le concedió el galardón?                            que tomes apuntes de los
                                                                                                 hechos más importantes
                      _________________________________________________                      ©Shutterstock  para que posteriormente
                      _________________________________________________                          redactes con tus palabras
                                                                                                 una biografía sintetizada
                                                                                                 pero completa.
                    Indaguemos

                  6.  ¿Quién fue Heisenberg?, ¿cuál fue su trabajo más importante?             Necesidades educativas
                      Presenta los resultados de tus hallazgos ante el resto de la clase, empleando las
                      TIC de tu preferencia.                                                     Cuando algún compañero
                                                                                                 tiene una discapacidad
                    Actividad cooperativa                                                        motriz que no le permita
                                                                                                 autonomía, al trabajar en
                  7.  Reúnanse en grupos de cuatro y realicen un mentefacto del efecto fotoeléctrico.   equipo debemos ceder
                      Utilicen gráficos, ideas, apuntes, etc.                                    espacios físicos y respetar
                                                                                                 su condición.

                                                                                                           Física  113
                                                                                                           3.º BG





                                                                                                                     28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   113
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   113                                                                              28/7/25   10:15]]></page><page Index="12"><![CDATA[3                      Magia cuántica en el día a día







               DUA. Representación

                                         Muchos dispositivos, incluso actuales, funcionan con principios clásicos y pudieron
                                         haberse desarrollado sin la física cuántica: motores de combustión interna, frenos
                    Saberes previos      ABS, aerogeneradores, autos eléctricos (en su diseño básico), fármacos, antibióticos,
                                         cosméticos, desinfectantes y en general todos los químicos modernos; también las
                   Mira a tu alrededor y
                responde: ¿qué aparatos   grandes construcciones, las plantas hidroeléctricas, las redes de distribución eléctri-
               tecnológicos presentes en   ca, los electrodomésticos y muchos aparatos electrónicos que facilitan la vida coti-
                tu vida cotidiana estarían   diana. Todos se basan en termodinámica, electromagnetismo, mecánica de fluidos,
                    ausentes si nunca se   física newtoniana y teorías previas a la cuántica.
                 hubiese desarrollado la
                        física cuántica?  Sin embargo, tecnologías más avanzadas no existirían sin la física cuántica: siste-
                                         mas de navegación por GPS, pantallas LED, láseres, computadoras cuánticas y ba-
                                         terías de iones de litio dependen de efectos como: la emisión estimulada, la
                                         cuantización de la energía y el efecto túnel, el entrelazamiento o la estructura de
                                         bandas en los materiales. Así, mientras que gran parte de la ingeniería tradicional
                                         opera sin cuántica, la alta tecnología moderna no sería posible sin ella.

                                         Navegación GPS y física cuántica


                                                                   El Sistema de Posicionamiento Global (GPS) es una tec-
                                                                   nología cotidiana que, sorprendentemente, depende
                                                                   de principios de la física cuántica para su precisión.

               Gran parte de la vida moderna                       Aunque los satélites GPS funcionan con mecánica clási-
               existe gracias a las aplicaciones                   ca y relatividad general, su exactitud milimétrica solo es
                        de la física clásica.                      posible gracias a relojes atómicos, que se basan en tran-
                                                                   siciones cuánticas de átomos como el cesio o el
                                                                   rubidio.
                                                                   Los relojes atómicos miden el tiempo usando la vibra-
                                                                   ción de electrones en átomos, un fenómeno cuántico.
                                                                   Si los satélites usaran relojes mecánicos, acumularían
                                                                   errores de kilómetros en minutos. Además, se tendrían
                                         ©Shutterstock             que hacer correcciones relativistas a los tiempos me-
                                                                   didos; recuerda que, según la teoría de la relatividad
                                                                   general de Einstein, los satélites, al estar en movimien-
                                                                   to  y con  menor gravedad, experimentan  el  tiempo
                                                                   más rápido que en la Tierra. Sin cuántica, no podría-
                                                                   mos calibrar estos efectos con exactitud.

               Los satélites geográficos miden                     Todo esto es necesario porque el sistema GPS global
                   con precisión gracias a los                     requiere  de  una  precisa  sincronización:  cada  satélite
                 relojes atómicos que aplican
              transiciones cuánticas de ciertos                    emite una señal con una marca de tiempo exacta. Tu
                      elementos químicos.                          dispositivo compara estas señales y, mediante algorit-
                                                                   mos, calcula tu posición. Cualquier error nanoscópico
                                                                   en el tiempo arruinaría la ubicación.
                                                                   Sin física cuántica, el GPS tendría la precisión de un
                                                                   mapa impreso en lugar de guiarnos en tiempo real.
                                         ©Shutterstock             ¡Incluso, pedir direcciones en el celular depende de las
                                                                   leyes del mundo cuántico!



               114   Física
                     3.º BG





                                                                                                                     28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   114
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   114                                                                              28/7/25   10:15]]></page><page Index="13"><![CDATA[DUA. Representación

                  Pantallas LED: la cuántica ante tus ojos
                  Cada vez que enciendes tu smartphone, miras una televisión moderna o atraviesas       Cívica
                  una calle iluminada por luces eficientes, estás viendo física cuántica en acción. Las
                  pantallas LED (Light Emitting Diode) no existirían sin el entendimiento de la mecánica   Las culturas prehispánicas
                  cuántica, específicamente de cómo los electrones liberan energía en forma de luz.  de América alcanzaron un
                                                                                                 conocimiento
                  Los diodos LED funcionan con base en el principio de las brechas de energía (band   astronómico importante,
                  gaps): en los materiales semiconductores (como el arseniuro de galio), los electrones   lo que los llevó a
                  solo pueden tener ciertos niveles de energía cuantizados. Cuando un electrón cae   desarrollar sus propios
                  de una banda de alta energía a una más baja, libera un fotón (luz). El color de esa luz   relojes solares. Esto
                                                          depende exactamente de la diferencia   muestra un alto grado de
                                                          de energía entre bandas, un fenómeno   curiosidad y vocación
                                                          puramente cuántico. Esto permite que,   científica.
                                                          a diferencia de los focos incandescen-
                                                          tes (que pierden energía en calor), los
                                                          LED aprovechen casi toda la electrici-
                                                          dad para generar luz, gracias al control                     ©Shutterstock
                                                          preciso de estas transiciones cuánticas.
                 ©Shutterstock                            Sin la eficiencia LED, tendríamos bate-
                                                          rías que duran minutos en lugar de ho-
                                                          ras y ciudades con gastos mucho        ¿Si hubiesen podido seguir
                                                                                                 avanzando, habrían
                  Acercamiento a una pantalla LED.        mayores de energía.
                                                                                                 llegado a desarrollar
                                                                                                 ciencia y tecnologías
                  Láseres: coherencia imposible sin cuántica                                     avanzadas, con el tiempo?
                                                                                                 Discute con tus
                  El láser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) es uno de los inventos   compañeros.
                  más revolucionarios del siglo XX, y su existencia depende completamente de princi-
                  pios cuánticos. Para empezar, la base del funcionamiento de los láseres, como su nom-
                  bre lo indica, es la emisión estimulada, un fenómeno puramente cuántico. En 1917,
                  Einstein predijo que un fotón podría ‘estimular’ a un electrón excitado para que cayera
                  a un nivel de energía inferior, emitiendo un segundo fotón idéntico en fase y dirección.
                  Sin esta propiedad cuántica, la luz láser no tendría su coherencia característica.
                  Adicionalmente, la luz láser depende de un truco prácti-
                  camente ‘contra natura’: la inversión de población. Nor-
                  malmente, los electrones prefieren estar en estados de
                  baja energía (equilibrio térmico). Los láseres requieren
                  ‘invertir’ esta distribución usando energía externa, crean-
                  do una mayoría de electrones excitados, listos para emi-
                  tir luz sincronizada. Esta luz se amplifica luego por medio
                  de un juego de espejos, creando un haz de luz mono-
                  cromático, direccional y  en fase (propiedades imposi-
                  bles en fuentes de luz clásicas como bombillas).
                  Algunas de las aplicaciones de los láseres (imposibles
                  sin la física cuántica), son la Internet por fibra óptica
                  (que usa pulsos láser para transmitir datos), los lectores
                  de códigos de barras, los discos compactos, las impre-                                               ©Shutterstock
                  soras láser, el corte industrial de metales, las cirugías sin
                  cicatrices, los tratamientos dentales indoloros, las ciru-
                  gías oculares de alta precisión, etc.
                                                                                               Rayo láser de laboratorio.


                                                                                                           Física  115
                                                                                                           3.º BG





                                                                                                                     28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   115
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   115                                                                              28/7/25   10:15]]></page><page Index="14"><![CDATA[DUA. Representación

                  Interdisciplinariedad  El futuro inmediato de las aplicaciones cuánticas

                      Física y Filosofía  Como ves, todas estas aplicaciones son omnipresentes en la vida moderna... ¡y serían
                  Pocas ramas de la física   inconcebibles sin la física cuántica!
                       son tan cercanas
                      a la filosofía como     La computación cuántica representa la próxima frontera tecnológica, aprovechan-
                   la mecánica cuántica.     do propiedades como el entrelazamiento cuántico y la superposición de estados
                   La conclusión de que     para realizar cálculos imposibles en computadoras clásicas. A diferencia de los bits
                la conciencia tiene un rol   tradicionales (que son 0 o 1), los qubits pueden estar en múltiples estados simultá-
                        protagónico en
                  la construcción misma     neamente,  permitiendo  resolver  problemas  complejos en  fracciones de  tiempo
                    de la ‘realidad’ habría   inimaginables. Aunque aún en desarrollo, empresas como IBM y Google ya han
                fascinado, por ejemplo, al   demostrado su potencial creando prototipos que superan a supercomputadoras
                   matemático y filósofo   en tareas específicas.
                 francés René Descartes,
                  quien juega con ideas
                    similares en su libro
               ’Meditaciones Metafísicas’.




                 ©Shutterstock










                                                                                                                    ©Shutterstock
                        Socioemocional

                 ¿Te resulta fascinante la
               física cuántica, te asombra   La computación cuántica revolucionará todo el procesamiento de información.
                y emociona enterarte de
                 sus descubrimientos? Te
                 invitamos a atesorar esa   Otras tecnologías emergentes que también dependen
                emoción y esa capacidad
                 de asombro, que son el   de la cuántica
                 origen y motivación de
               todos nuestros desarrollos   ·   Los sensores cuánticos para detectar enfermedades tempranamente al medir
               científicos básicos. ¡Nunca
                           las pierdas!     campos magnéticos a nivel atómico y subatómico. También pueden emplearse
                                            en la ciencia de los materiales porque detectan sus defectos.
                        Desarrollo       ·   Los materiales topológicos, que se comportan como aislantes eléctricos con
                        sostenible          superficies conductoras muy estables. Se aplica en ámbitos como: electrónica de

                   La tecnología LED ha     bajo consumo, computación cuántica y la spintrónica (que manipula el spin del
               ayudado mucho a reducir      electrón para crear nuevas tecnologías rápidas, eficientes energéticamente y con
                el desperdicio de energía   gran capacidad de almacenar datos).
                      en el campo de la
                    iluminación artificial.   ·   La criptografía cuántica,  que usa  fotones  entrelazados.  Esta técnica  asegura
                   ¿Qué otras tecnologías   la comunicación (al evitar ataques de otras computadoras) y protege datos
                  basadas en la cuántica    empleando  principio  de  la  mecánica  cuántica  como  el  entrelazamiento,  la
                 aportan en este sentido?,   superposición y el principio de incertidumbre de Heisenberg.
                ¿cómo lo lograron? Haz un
                 resumen y socialízalo con   Estas innovaciones, aunque aún en etapas tempranas, muestran que el dominio de
                       tus compañeros.   lo cuántico será clave para la próxima revolución tecnológica.


               116   Física
                     3.º BG





                                                                                                                     28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   116
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   116                                                                              28/7/25   10:15]]></page><page Index="15"><![CDATA[DUA
                  Evaluación formativa                                                        Acción y expresión




                  1.  Determina el valor de verdad (es decir, si es verdadera o falsa) en cada aseveración.


                        a)  Los  relojes  atómicos en  los  satélites  GPS  funcionan gracias a  transiciones
                           cuánticas de electrones en átomos como el cesio.


                        b)  Las pantallas LED podrían existir tal como las conocemos hoy, incluso si no se
                           hubiera descubierto la física cuántica.


                        c)  La emisión estimulada, base del funcionamiento de los láseres, fue predicha
                           por la física clásica antes del desarrollo de la mecánica cuántica.


                        d)  Los motores de combustión interna y los frenos ABS de los automóviles de-
                           penden directamente de efectos cuánticos para funcionar.


                        e)  Una de las ventajas de la computación cuántica frente a la computación clá-
                           sica (con bits tradicionales) es su mayor velocidad de procesamiento.


                  2.  En  el  Ecuador,  actualmente  se  fabrican  televisores  con pantalla  LED.  ¿Quiere
                      decir eso que ya tenemos la tecnología (basada en física cuántica) para fabricar
                      diodos LED? Es decir, ¿saben nuestros técnicos los detalles de la fabricación de
                      tales componentes electrónicos, podrían hacerlo ellos solos incluso si la fábrica   Necesidades educativas
                      extranjera en nuestro país cerrara?, ¿Ecuador realiza desagregación tecnológica   Asegúrense de que todos,
                      en este campo específico? Investiga y debate con tus compañeros.           sin excepciones, accedan
                                                                                                 a maravillas como la física
                    Actividad cooperativa                                                        cuántica. Adapten
                                                                                                 lenguajes, recursos y
                  3.  Los bits ‘tradicionales’, en los que se basa la computación actualmente, pueden   ejemplos para que nadie
                      estar solo en uno de dos posibles estados (llamados 0 y 1). Podemos recrear esta   quede atrás.
                      manera de guardar información usando, por ejemplo, borradores de queso: si
                      el borrador está acostado, le llamaremos 0; si está parado, diremos que es un 1.
                      En grupos, junten 4 borradores y, poniéndolos en fila, formen el número 1101.   Claves para indagar
                      Si paran el único borrador acostado, obtendrán el 1111. Si acuestan los de los
                      extremos, tendrán el 0110. Pregunta: ¿cuántos números se pueden representar   Contrastar la información
                                                                                                 significa comparar
                      con estos 4 borradores? Si crean un estado más (por ejemplo, borrador parado   múltiples fuentes de
                      sobre su costado), ¿cuántos números se pueden representar con 4 borradores?  información para
                                                                                                 confirmar la exactitud
                      ______________________________________________________________________________
                                                                                                 y veracidad de una
                      ______________________________________________________________________________  afirmación o noticia.
                                                                                                 Cuando averigües, por
                      ______________________________________________________________________________
                                                                                                 ejemplo, sobre un avance
                      ______________________________________________________________________________  científico, contrasta la
                                                                                                 información: busca otros
                                                                                                 medios que reporten
                    Indaguemos                                                                   sobre el mismo avance,
                  4.  Consulta sobre los prototipos de computadora cuántica desarrollados por IBM    para ver si hay coherencia
                      y Google. Resume tus hallazgos en una infografía y expón.                  entre todos.


                                                                                                           Física  117
                                                                                                           3.º BG





                                                                                                                     28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   117
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   117                                                                              28/7/25   10:15]]></page><page Index="16"><![CDATA[DUA
              ¿Cómo se investiga en Física?                                                    Participación




                 Experimentos mentales


                                                                   Se ha estudiado que la observación de un fenómeno
                                                                   permite su comprensión, pero cuando no es posible
                                                                   observar el fenómeno, ¿cómo se podría experimentar?
                                                                   Hans Christian Ørsted fue el inventor del nombre de
                                                                   “experimentos mentales”, a los que usó como recur-
                                                                   sos de su imaginación para realizar investigación. ¿Po-
                                                                   demos nosotros realizar experimentos mentales? La
                                                                   respuesta es sí, para lo cual debemos seguir algunos
                                                                   pasos como, por ejemplo, la creación de un espacio
                                                                   hipotético. En dicho espacio pondremos todos los
                                                                   elementos reales que podamos imaginar, y seguire-
                                                                   mos una metodología racional en la que no se inclu-
                                                                   ya la observación o experimentación física, sino la
                                                                   estructura de los hechos en orden, de acuerdo con el
                                                                   paso del tiempo.

                                                                   Los experimentos mentales han sido aplicados desde
                                                                   la antigüedad clásica, en los campos de la física, la filo-
                                                                   sofía, la matemática y la música, entre otras.
                                                                   Quizás  todos  los  científicos  y  filósofos  han  utilizado
                                                                   este recurso, ya que no siempre se encuentran a la
                                                                   mano los elementos para observar y demostrar. En la
                                                                   física cuántica, debido a los tamaños de las partículas
                                                                   que se investigan, los experimentos mentales  son el
                                                                   motor y la base para continuar con las investigaciones
                                                                   y desarrollar las herramientas necesarias para poder
                                                                   hacer demostrable cada hipótesis planteada.
                                                                   Ese es el caso del famoso gato de Schrödinger, un ex-
                                                                   perimento que consistía en introducir un gato en el in-
                                                                   terior de una caja cerrada y opaca, que también
                                                                   contenía  un frasco  con  veneno  y  un dispositivo con
                                                                   una partícula radiactiva, cuya desintegración causaría
                ©Shutterstock                                      la liberación de un electrón que activaría la rotura del
                                                                   frasco y, por lo tanto, el envenenamiento del animal. La
                                                                   probabilidad de desintegración era del 50 % y, mien-
                                                                   tras no se abriera la caja, el gato estaría vivo y muerto al
                  En los experimentos mentales, la imaginación y los posibles
                 escenarios desde un punto de vista científico pueden abrir   mismo tiempo.
                 muchas nuevas rutas de comprensión de los fenómenos.





               Taller

               Indaga un ejemplo de experimento mental aplicado a la física. Expón tu hallazgo.



               118   Física
                     3.º BG





                                                                                                                     28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   118                                                                              28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   118]]></page><page Index="17"><![CDATA[DUA
                     Cívica, Ética e Integridad                                                  Participación




                    ¿Qué hacer ante el narcotráfico y la trata de personas?






                                          Prevención y concienciación

                                          •   Informar a la comunidad sobre los riesgos del narcotráfico y la trata de personas.
                                          •   Enseñar a los jóvenes a reconocer señales de peligro para evitar ser víctimas de estos
                                             delitos.




                                           Denuncia y colaboración

                                          •   Dar a conocer canales para denunciar estos delitos.
                                          •   Fomentar la participación ciudadana en la lucha contra estos delitos.





                                           Apoyo a víctimas


                                          •   Informar sobre recursos de asistencia legal y psicológica  para las víctimas.
                                          •   Ayudar a las víctimas a reintegrarse en la sociedad.




                                           Cooperación regional


                                          •   Promover la colaboración entre países para rastrear redes criminales.
                                          •   Respaldar iniciativas de integración regional en materia de seguridad.





                                           Penalización y justicia


                                          •   Explicar los procedimientos de investigación y enjuiciamiento.
                                          •   Informar sobre las sanciones para traficantes y explotadores.
                   ©Shutterstock





                  Taller
                  La mecánica cuántica ha descubierto que el observador tiene un rol en la medición, que la conciencia modifica
                  la realidad. En forma figurativa, ¿se puede decir lo mismo de los procesos sociales?, ¿puede una mayor conciencia
                  individual aportar a la erradicación de problemas como el narcotráfico y la trata de personas?, ¿cómo? Discutan
                  en grupos y hagan un resumen.


                                                                                                           Física  119
                                                                                                           3.º BG





                                                                                                                     28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   119
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   119                                                                              28/7/25   10:15]]></page><page Index="18"><![CDATA[DUA
               Laboratorio 5                                                                  Participación



               Efecto fotoeléctrico con fotocélula casera




                                                                                             Materiales

                                                                                             •   Una fotocélula
                                                                                                 solar pequeña (o
                                                                                                 panel fotovoltaico
                                                                                                 de bajo voltaje).
                                                                                             •   Un multímetro
                                                                                                 (para medir
                                                                                                 voltaje/corriente).
                                                                                          ©Shutterstock  •   Diferentes fuentes
                                                                                                 de luz (linterna,
                                                                                                 luz solar, LED de
                                                                                                 distintos colores).
               Objetivos                                                                     •   Filtros de colores

               1.  Demostrar cómo la luz puede liberar electrones en un material, ilustrando el   o papel celofán
                   efecto fotoeléctrico.                                                         Filtros o papel
                                                                                                 celofán de todos
               2.  Corroborar que la energía de los fotones depende de su frecuencia, como predice   los colores del
                   la teoría cuántica.                                                           arcoíris: rojo,
                                                                                                 anaranjado,
               Procedimiento                                                                     amarillo, verde,
                                                                                                 azul, índigo y
               1.  Monta el circuito, conectando la célula solar al multímetro en modo voltímetro.   violeta.
                   Pon  el  circuito  dentro  de  la  caja,  para  aislarlo  de  la  luz  ambiente.  Mejor  si  el
                   experimento lo realizas en una habitación oscura.                         •   Una resistencia
                                                                                                 pequeña.
               2.  Ilumina la célula con una fuente de luz de color rojo (LED o linterna con papel   •   Cables con pinzas
                   celofán rojo).                                                                de cocodrilo.

               3.  Busca en Google “longitud de onda rojo” y calcula el promedio de los dos valores   •   Caja de cartón
                   que te da como extremos del rango “rojo”. Anota dicho valor en la tabla de
                   ‘Resultados de las observaciones’.

               4.  Calcula el correspondiente valor de frecuencia de la luz. Para esto, recuerda la
                   relación

                                                  v = λ ν

                                                                           8
                   En este caso, puesto que se trata de luz, la velocidad es c = 3 x  m/s. Tenemos
                   entonces que:
                                                 c = λ ν


                   La frecuencia se calcularía por:

                                                 ν =   c
                                                     λ




               120   Física
                     3.º BG





                                                                                                                     28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   120                                                                              28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   120]]></page><page Index="19"><![CDATA[DUA
                   Informe de laboratorio                                                        Participación





                  5.  Anota el valor de la frecuencia en la tabla.

                  6.  Observa el voltaje que marca el voltímetro. Anota dicho valor en la tabla.
                  7.  Repite los pasos 2-4, pero esta vez con una luz de color anaranjado.

                  8.  Repite los pasos 2-4 con el resto de colores del arcoíris. Deberías terminar con una tabla de 7 filas, correspondientes
                      a los 7 colores del arcoíris.

                  9.  Con cada color, realiza la medición del voltaje acercando y alejando la fuente de luz. ¿Afecta la intensidad de la
                      luz al voltaje?

                  10. Con los datos de la tabla, haz abajo una gráfica de voltaje versus frecuencia de la luz.

                  Resultado de las observaciones

                  Gráfico de voltaje vs. frecuencia de la luz.

















                  Completa la tabla.


                        N.º        Longitud de onda teórica     Frecuencia de la onda       Voltaje en la fotocélula
                    observación      (valor medio) [nm]
                                                                      [10  Hz]                       [V]
                                                                         12
                         1
                         2
                         3
                         4
                         5
                         6
                         7

                  Conclusiones

                  1.  Establece: ¿cómo explica la física cuántica que el voltaje aumenta cuando la frecuencia aumenta?
                      __________________________________________________________________________________________________________
                  2.  Investiga: ¿por qué la intensidad de la luz no influye en el voltaje?

                  3.  Observa y responde: ¿se vio una relación lineal en la gráfica? ¿Por qué?

                  4.  Razona: ¿corrobora este experimento la validez de la teoría cuántica?


                                                                                                           Física  121
                                                                                                           3.º BG





                                                                                                                     28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   121
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   121                                                                              28/7/25   10:15]]></page><page Index="20"><![CDATA[DUA
                Evaluación sumativa                                                         Acción y expresión




               1.  Explica por qué la física y la filosofía se relacionan.

                   __________________________________________________________________________________________________________
                   __________________________________________________________________________________________________________
                   __________________________________________________________________________________________________________
               2.  ¿Qué experimento dio paso al nacimiento de la física cuántica?

                   __________________________________________________________________________________________________________
                   __________________________________________________________________________________________________________
                   __________________________________________________________________________________________________________
               3.  Escribe las propiedades de un cuerpo negro.
                   __________________________________________________________________________________________________________
                   __________________________________________________________________________________________________________
                   __________________________________________________________________________________________________________
               4.  Describe la dualidad onda-partícula y anota tu opinión sobre este descubrimiento.

                   __________________________________________________________________________________________________________
                   __________________________________________________________________________________________________________
                   __________________________________________________________________________________________________________
               5.  ¿Qué dice el principio de incertidumbre?, ¿por qué es tan decisivo este principio en la física cuántica?



                    _____________________________________________________________________________________________________
                    _____________________________________________________________________________________________________
                    _____________________________________________________________________________________________________
                    _____________________________________________________________________________________________________


               6.  Describe el experimento de la doble rendija cuando se emplean balas.  ¿Qué se forma en la pantalla sensible?

                   __________________________________________________________________________________________________________
                   __________________________________________________________________________________________________________
               7.  Describe el experimento de la doble rendija cuando se emplean ondas de agua. ¿Qué se forma en la pantalla
                   sensible?
                   __________________________________________________________________________________________________________
                   __________________________________________________________________________________________________________

               8.  Describe el experimento de la doble rendija cuando se emplean electrones.

                    _____________________________________________________________________________________________________
                    _____________________________________________________________________________________________________
                    _____________________________________________________________________________________________________
                    _____________________________________________________________________________________________________




               122   Física
                     3.º BG





                                                                                                                     28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   122                                                                              28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   122]]></page><page Index="21"><![CDATA[Coevaluación

                  9.  Elaboren en dúos, un mentefacto que explique la física cuántica.

                  10. ¿Cuál es tu opinión respecto de lo paranormal? Explica tu posición acerca de las supersticiones.
                      __________________________________________________________________________________________________________
                      __________________________________________________________________________________________________________
                      __________________________________________________________________________________________________________
                  11. Analiza las preguntas y responde.

                      a)   ¿Cuándo se produce un efecto fotoeléctrico?
                         _______________________________________________________________________________________________________
                         _______________________________________________________________________________________________________
                         _______________________________________________________________________________________________________
                      b)   ¿Cómo se llama la cantidad mínima de energía necesaria para arrancar un electrón de una placa de metal?
                         _______________________________________________________________________________________________________
                         _______________________________________________________________________________________________________
                         _______________________________________________________________________________________________________
                      c)   ¿Cuáles son los inicios de la física cuántica?
                         _______________________________________________________________________________________________________
                         _______________________________________________________________________________________________________
                         _______________________________________________________________________________________________________
                      d)   ¿Qué es la radiación?
                         _______________________________________________________________________________________________________
                         _______________________________________________________________________________________________________
                         _______________________________________________________________________________________________________
                      e)  ¿Qué dice el principio de incertidumbre?
                         _______________________________________________________________________________________________________
                         _______________________________________________________________________________________________________
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                      f)  ¿Qué se proyecta cuando pasan rayos de luz a través de una placa metálica con dos ranuras?
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                     Autoevaluación

                                     Contenido                    Siempre A veces Nunca          Metacognición
                   ¿Comprendo la dualidad onda-partícula y en qué escalas                 ¿Qué aprendiste en esta
                   se produce?                                                            unidad?
                   ¿Comprendo el principio de incertidumbre de                            ¿Consideras que este
                   Heisenberg?                                                            tema te fue de provecho?
                   ¿Entiendo los fundamentos del efecto fotoeléctrico y sus               ¿Cómo podrías aplicar
                   implicaciones para nuestra comprensión del mundo físico?               este tema en tu vida?



                                                                                                           Física  123
                                                                                                           3.º BG





                                                                                                                     28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   123
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   123                                                                              28/7/25   10:15]]></page><page Index="22"/></pages></Search>
