Difracción de la luz desde un enfoque cuántico: una propuesta para la escuela secundaria

Abstract

El fenómeno de la difracción de la luz puede ser abordado desde diferentes enfoques, dependiendo si se busca describir los resultados o el proceso de formación de esos resultados; cada uno de ellos con un modelo que permite describirlo y predecir sus resultados. En este trabajo proponemos una forma de abordar la difracción de la luz desde la perspectiva cuántica que adopta el enfoque de Feynman, como referencia para volverlo enseñable a estudiantes de la escuela secundaria. Aunque el método original de la integral de camino de Feynman es complejo, es posible su aplicación a la experiencia de la difracción de la luz de una manera sencilla, a partir de consideraciones geométrico-vectoriales, como se presenta en la primera parte de este trabajo. En la segunda parte del trabajo, presentamos el resultado del trabajo de transposición didáctica en el sentido de Chevallard, como una propuesta para hacer surgir los conceptos cuánticos de probabilidad y superposición en estudiantes de último año de la escuela secundaria. Nuestra propuesta didáctica se fundamenta en la Teoría de los Campos Conceptuales de Vergnaud, motivo por lo cual el diseño de las situaciones resulta clave para la conceptualización de los estudiantes. Desde esta perspectiva, presentamos las situaciones y las simulaciones realizadas con planilla de cálculo, como herramienta de cálculo y visualización.

Light diffraction phenomenon can be approached from different viewpoints depending on whether one seeks to describe the final result or the process of forming of that result; each of them with a model that allows to describe and predict the phenomenon. In this paper we propose a way to approach the light diffraction from the quantum perspective that adopts the Feynman approach, as a reference to make it teachable to high school students. Although the original method "Feynman's Path Integral" is complex, it is possible to apply it to the experiment of light diffraction in a simple way, based on geometrical-vectorial considerations, as is presented in the first part of this work. In the second part, we present the result of the work of didactic transposition in the sense of Chevallard, as a proposal to bring up the quantum concepts of probability and superposition. Our didactic proposal is based on the Theory of Conceptual Fields of Vergnaud, reason why the design of the situations is the key for the conceptualization of the students. From this perspective, we present and describe the situations and simulations made with spreadsheets, as a calculation and visualization tool.