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Asignatura: Física, Profesor: Grigori Astrakharchik, Carrera: Enginyeria Informàtica, Universidad: UPC
Tipo: Apuntes
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Introducción
La electrónica es la rama de la física y la especialización de la ingeniería, que estudia y
emplea sistemas cuyo funcionamiento se basa en la conducción y el control del flujo
microscópico de los electrones u otras partículas cargadas eléctricamente.
Una puerta lógica es un dispositivo electrónico el cual es la expresión física de un operador
booleano en la lógica de conmutación. Cada puerta lógica consiste en una red de dispositivos
interruptores que cumple las condiciones booleanas para el operador particular. Son circuitos
de conmutación integrados en un chip.
El núcleo atómico
El núcleo del átomo se encuentra
formado por nucleones, los cuales
pueden ser de dos clases:
Protones: una partícula con carga
eléctrica positiva igual a una carga elemental
q = |e| = 1,60·
-
C y una masa m
p
-
kg.
Neutrones: partículas carentes de carga eléctrica, y con una
masa un poco mayor que la del protón m
n
-
kg.
Átomo de Bohr
Fue propuesto en 1913 por el físico danés
Niels Bohr, para explicar por qué los átomos
presentaban espectros de emisión característicos.
En este modelo:
los electrones giran en órbitas
circulares alrededor del núcleo
k Z e
2
/ r
2
= m
e
v
2
/ r
e
v r , en las órbitas permitidas es un
múltiplo entero de ħ , L= ħ n , n es número cuántico principal
r
n
= n
2
a
0
con radio de Bohr a
0
= ħ
2
/ k m
e
e
2
-
m
energía correspondiente a niveles permitidos E
n
2
0
/ n
2
energía del estado fundamental del átomo de Hidrógeno.
2 2 2
Niels Bohr
Excitación del hidrógeno
los átomos de hidrógeno cuando emiten
radiación lo hacen de forma discontinua,
es decir, se obtiene un espectro discreto.
Formula fenomenológica de Balmer:
1/λ = R
H
(1/
2
- 1/ n
2
)
El valor medido experimentalmente de la
constante de Rydberg ( 1.097×
7
m
−
),
coincide con el valor de la formula
teórica.
Números cuánticos
En física atómica, los números cuánticos son valores
numéricos discretos que nos indican las características de
los electrones en los átomos. Resulta, en el caso general,
que son necesarios cuatro números cuánticos
1º El número cuántico principal n = 1, 2, 3, ... determina la
energía total asociada a un estado particular.
2° momento angular orbital l = 0, 1, 2, ... , n indica la forma de
la órbita clásica.
3º El número cuántico magnético orbital m
l
puede tener los
valores 0, ±1, ±2, ... , ± l. Este número da la orientación de la
órbita clásica con respecto a un campo
magnético aplicado.
4° Espín del electrón. Está cuantificado y puede tener
solamente los valores + ½ o – ½.
Configuración electrónica
Configuración electrónica de algunos elementos
Electrones de valencia
Las capas más internas corresponden a los electrones
más cercanos al núcleo.
Las capas más externas corresponden a energías más
altas, y por lo tanto, los electrones más alejados del
núcleo.
la capa de energía más elevada que cuento electrones se
llama capa de valencia.
El estado de ocupación de esta capa determina si el
átomo se asociará o no con otras para formar moléculas y
cristales.
2
Cuando una gran cantidad de
átomos se unen, como en las
estructuras sólidas, el número de
los niveles de energía más altos es
tan grande y la diferencia de
energía entre cada uno de ellos tan
pequeña que se puede considerar
como si los niveles de energía
conjunta formaran bandas
continuas.
g
= (5-10) e V
