Base Experimental De La Teoría Cuántica

2.1- Base experimental de la teoría cuántica. |

2.1.1 Radiación del cuerpo negro y teoría de Planck.
RADIACIÓN DE CUERPO NEGRO
 
Fundamentos teóricos
Un cuerpo negro es aquél que absorbe toda la radiación electromagnética que recibe y emiten todas las frecuencias. Cuando el cuerpo está caliente emite radiación electromagnética y su comportamiento está gobernado por las siguientes leyes,encontradas primero experimentalmente y cuya explicación teórica fue dada por M.  Planck  (1900) lo que constituyó el primer éxito de la Mecánica Cuantica.
 
Un cuerpo negro se construye experimentalmente mediante una cavidad hueca con un pequeño orificio al exterior. Las paredes internas de la cavidad se recubren con hollín por lo que en frío prácticamente toda la radiación que entra por elorificio es absorbida. La boca del orificio se comporta entonces como un cuerpo negro. Un metal a altas temperaturas se comporta aproximadamente también como un cuerpo negro .La intensidad detectada de la emisión de un cuerpo negro (potencia detectada por unidad de superficie del detector) presenta una dependencia con el inverso del cuadrado de la distancia entre emisor y detector.
 
Teoría dePlanck de la radiación
Planck supuso que, al menos para la radiación de cavidad, la energía promedio de las ondas estacionarias es dependiente de las frecuencias.
Además, Planck supuso que la energía correspondiente a cada modo no es una variable continua, sino que discreta.
 
El físico alemán Max Plank, descubrió la ley que gobierna la radiación de los cuerpos en equilibrio termodinámico.Según Plank, la intensidad de radiación para cada longitud de onda depende únicamente de la temperatura del cuerpo en cuestión.
 
El espectro de radiación (ointensidad para cada longitud de onda) al que llegó Plank tiene una formacaracterística así:
 

 
 
En 1900 Planck formuló que la energía se radia en unidades pequeñas separadas denominadas cuantos. Avanzando en el desarrollo de estateoría, descubrió una constante de naturaleza universal que se conoce como la constante de Planck. La ley de Planck establece que la energía de cada cuanto es igual a la frecuencia de la radiación multiplicada por la constante universal. Sus descubrimientos, sin embargo, no invalidaron la teoría de que la radiación se propagaba por ondas. Los físicos en la actualidad creen que la radiaciónelectromagnética combina las propiedades de las ondas y de las partículas. Los descubrimientos de Planck, que fueron verificados posteriormente por otros científicos, promovieron el nacimiento de un campo totalmente nuevo de la física, conocido como mecánica cuántica y proporcionaron los cimientos para la investigación en campos como el de la energía atómica.
 
En 1900 emitió una hipótesis que interpretabalos resultados experimentales satisfactoriamente como los cuerpos captaban o emitían energía.
Según Planck, la energía emitida o captada por un cuerpo en forma de radiación electromagnética es siempre un múltiplo (n) de la constante h, llamada posteriormente constante de Planck por la frecuencia v de la radiación.
e =nhv
h=6.62 10-34 J•s, constante de Planck
v = frecuencia de la radiación
A hvle llamó cuanto de energía. Que un cuanto sea más energético que otro dependerá de su frecuencia.
 
 
2.1.2 Efecto fotoeléctrico.
 
Una placa de zinc recién pulida, cargada negativamente, pierde su carga si se la expone a la luz ultravioleta. Este fenómeno se llama efecto fotoeléctrico.

 
Investigaciones cuidadosas, hacia finales del siglo diecinueve, prueban que el efecto fotoeléctricosucede también con otros materiales, pero sólo si la longitud de onda es suficientemente pequeña. El efecto fotoeléctrico se observa por debajo de algún umbral de longitud de onda que es específica del material. El hecho de que la luz de longitud de onda elevada no tuviera ningún efecto, incluso si es extremadamente intensa, aparecía como algo especialmente misterioso para los científicos....