Longitud de onda de la fórmula de Planck
Respuesta: La teoría cuántica de Planck es el resultado de su experimento que estableció que la luz sólo podía ser emitida y absorbida en cuantos. Este experimento fue realizado por un experimentador llamado M. Einstein, que experimentó. Lo que hizo Planck fue convertir todas las frecuencias posibles de la luz emitida por una superficie calentada en una única frecuencia(u onda) y luego calcular la energía de la radiación del cuerpo negro como si la emitieran partículas en lugar de ondas.
Respuesta: Planck supuso que una superficie calentada emitía luz como partículas en lugar de como ondas. Hizo esta suposición porque era difícil explicar el efecto fotoeléctrico utilizando la teoría clásica. Para demostrar su teoría, imaginó que la superficie calentada emitía pequeños “paquetes” de energía, a los que llamó cuantos. La energía transportada por cada cuanto era proporcional a su frecuencia.
Respuesta: Einstein demostró que el tiempo y el espacio son relativos porque se dio cuenta de que un sistema de referencia no podía medir la velocidad de otro. Por ejemplo, si un coche viaja a 55 millas por hora en un marco de referencia, parecerá que viaja 1,65 x(55/60) = 6,06 millas por segundo en otro marco de referencia, pero sólo se ha movido 1 milla por segundo en el segundo marco. Einstein demostró más tarde que la masa y la energía son relativas porque se dio cuenta de que cuando dos sistemas de referencia están en movimiento, sus masas y energías ya no son exactamente iguales.
Integral de Planck
A finales del siglo XIX, muchos físicos pensaban que su disciplina estaba bien encaminada para explicar la mayoría de los fenómenos naturales. Podían calcular el movimiento de los objetos materiales utilizando las leyes de la mecánica clásica de Newton y describir las propiedades de la energía radiante mediante relaciones matemáticas conocidas como ecuaciones de Maxwell, desarrolladas en 1873 por el físico escocés James Clerk Maxwell. El universo parecía un lugar simple y ordenado, que contenía materia, formada por partículas que tenían masa y cuya ubicación y movimiento podían describirse con precisión, y radiación electromagnética, que se consideraba que no tenía masa y cuya posición exacta en el espacio no podía fijarse. Así pues, la materia y la energía se consideraban fenómenos distintos y no relacionados. Sin embargo, muy pronto los científicos empezaron a fijarse en algunos fenómenos incómodos que no podían explicarse con las teorías de la época.
). Los intentos de explicar o calcular esta distribución espectral a partir de la teoría clásica fueron un completo fracaso. Una teoría desarrollada por Rayleigh y Jeans predecía que la intensidad debería llegar a infinito a longitudes de onda cortas. Como en realidad la intensidad cae a cero en longitudes de onda cortas, el resultado de Rayleigh-Jeans se denominó catástrofe ultravioleta (Figura 1.2.1
Ley de desplazamiento de Wien
ResumenGeneralmente los historiadores de la ciencia estudiaron la teoría de la radiación del cuerpo negro de Planck (1900-1906) centrando su análisis en la cuestión de si la energía del resonador es continua o discontinua. Siguiendo un enfoque historiográfico alternativo, consideramos esta cuestión incorrecta y secundaria y pensamos que el punto central para la comprensión de la obra teórica de Planck consiste en su pensamiento evolutivo sobre la irreversibilidad. Los principales pasos de esta evolución son esencialmente la hipótesis de la radiación natural, el principio del desorden elemental, la entropía combinatoria y la subdivisión en planos de fase: centrando nuestra atención en este desarrollo conceptual es posible comprender cómo esta teoría es capaz de poner de relieve algunos aspectos cuantitativos sin incompatibilidad estricta con la física clásica, en particular la aparición de elementos energéticos, regiones elementales del espacio de fase e indeterminación microscópica.Palabras claveEstas palabras clave fueron añadidas por máquina y no por los autores. Este proceso es experimental y las palabras clave podrán actualizarse a medida que mejore el algoritmo de aprendizaje.
Ley de radiación de Planck
En 1895, Wien y Lummer abrieron un pequeño agujero en el lateral de un horno completamente cerrado. Comenzaron a medir la radiación que salía. El haz que salía por el agujero se hacía pasar por una rejilla de difracción, que enviaba las diferentes longitudes de onda/frecuencias en distintas direcciones, todas hacia una pantalla. Se movía un detector arriba y abajo a lo largo de la pantalla para determinar la intensidad de cada frecuencia de radiación emitida.
La teoría clásica establece que la intensidad de la radiación de un cuerpo negro es directamente proporcional a su frecuencia. Es decir, cuanto mayor es la frecuencia de una radiación, a más energía equivale. La teoría siempre afirma que la radiación emitida por un cuerpo negro es continua y función de la temperatura; a mayor temperatura de un cuerpo negro, más energía emite.
Según esta lógica, el modelo clásico propone que un cuerpo negro en equilibrio térmico emitiría radiación en todas las frecuencias, lo que resultaría en una cantidad infinita de energía. Sin embargo, esto desobedece la Ley de Conservación de la Energía, ya que es simplemente imposible emitir una cantidad “infinita” de energía.