probabilidad

CENTRO DE ESTUDIOS PREUNIVERSITARIOS

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

FISICA MODERNA
TEMAS

Introducción , Comportamiento Corpuscular de la
Radiación Electromagnética - Modelo de Planck,
Radiación del Cuerpo Negro, Efecto Fotoeléctrico,
Generación de Rayos

La física moderna o física
cuántica, es la rama de la
física
que
estudia
el
comportamiento
de
las
partículasteniendo en cuenta
su dualidad onda-corpúsculo.
Esta dualidad es el principio
fundamental de la teoría
cuántica. El físico alemán Max
Planck fue quien estableció
las bases de esta teoría al
postular que la materia sólo
puede emitir
energía en
pequeñas unidades discretas
llamadas cuantos

La mecánica cuántica amplió gradualmente el conocimiento
de la estructura de la materia, proporcionóuna base teórica
para la comprensión de la estructura atómica, y resolvió las
grandes dificultades que preocupaban a los físicos en los
primeros años del siglo XX tales como:

 El espectro de radiación de los cuerpos





calientes (Kirchhoff 1860)
Radiación de los cuerpos negros
El efecto fotoeléctrico (Hertz 1887)
La generación de rayos X (Roentgen 1895).
El efecto ComptonMECANICA CUANTICA
El estudios de los fenómenos a escala
microscópica mediante la hipótesis de la
cuantización de la energía y la dualidad onda
partícula fue desarrollado por Schrodinger,
Dirac, Werner
Gustav Kirchhoff , propone el concepto del cuerpo
negro
Stefan Boltzman propone que la energía de
radiación es proporcional a T4
W. Wien propuso que la distribución de la energía
segúnla frecuencia y la temperatura
Rayleigh aplica el teorema de la equipartición para
explicar los resultados de la distribución de los
cuerpos negros
Planck tomando los trabajos de Wien y Rayleigh
hizo una interpolación matemática

A principios del siglo XX, los
físicos aún no reconocían
claramente que éstas y otras
dificultades de la física
estaban relacionadas entre
sí.
El primeravance que llevó a
la solución de aquellas
dificultades
fue
la
introducción por parte de
Planck del concepto de
cuanto, como resultado de
los estudios de la radiación
del cuerpo negro realizados
por los físicos en los últimos
años del siglo XIX.

Max
Planck

La interpolación matemática
de las ecuaciones de Wien y
Rayleigh fue una de las
contribuciones
mas
importantes a la físicaRadiación del Cuerpo Negro
Un objeto ideal que absorbe toda la
radiación que llega a su superficie se
llama “cuerpo negro”. Un cuerpo
negro es también un emisor perfecto
de radiación y emite la máxima
cantidad de energía a cualquier
temperatura
Para determinar con precisión la radiación térmica se elige el cuerpo
negro

1.- La intensidad total de la radiación (área bajo la
curva) esproporcional a la cuarta potencia de la
temperatura. (Ley de Stefan – Boltzmann)
I (T )  T

4

La longitud de onda para la cual la intensidad es
máxima sufre un corrimiento al violeta cuando la
temperatura aumenta (Ley de Wien)

max T 2898  m K
Lord Rayleigh presento un calculo clásico para la
energía radiada
2.c.K B.T
I ( , T ) 

Max Planck diseño una formula para quedescribiera
las curvas reales obtenidas experimentales

I ( , T ) 

2

 5(e

h
h c
 k T

c2
 1)

La energía irradiada por unidad de
área, por unidad de tiempo y por intervalo de
longitud de onda, emitida por un cuerpo
negro, se llama radiancia (R)

Las curvas obtenidas experimentalmente,
difieren tremendamente de las que predice
la teoría ondulatoria. Lo que hizoPlanck
fue diseñar una fórmula matemática que
describiera las curvas reales con exactitud;
después dedujo una hipótesis física que
pudiera explicar la fórmula:

I () 

2 h c

 (e
5

hc
kT

2

 1)

Hipótesis de Planck:
• Los átomos se comportan como osciladores
que vibran con una determinada frecuencia.
• La energía que emiten estos osciladores no es
continua sino mas...