Radiación

Teoría clásica de la radiación A principios de 1900, Lord Rayleigh (1842-1919) y Sir James Jeans, (1877-1946), presentaron un modelo clásico de la densidad de energía de laradiación de cavidad (cuerpo negro). La teoría, iniciada por Lord Rayleigh y modificada posteriormente por Jeans usaba la equivalencia matemática entre una onda estacionaria y unoscilador armónico. Suponga una pieza metálica que contiene una cavidad, calentada uniformemente a temperatura T. Los electrones de las paredes se agitan térmicamente y emitenradiación electromagnética dentro de la cavidad. En la cavidad se establece y se mantiene un equilibrio térmico mediante la absorción y re-radiación de la energía por lasparedes. Rayleigh y Jeans demostraron que la radiación dentro de cada cavidad de volumen V consta de ondas estacionarias con nodos en las paredes: calcularon el número de ondasestacionarias para un intervalo de frecuencias La irradiancia, que es proporcional a la energía por unidad de volumen en la cavidad, debe ser proporcional al producto del número demodos por unidad de volumen y la energía media por modo. 2 Este razonamiento nos conduce a la fórmula de Rayleigh-Jeans, Rv = 2 π v kT c 2 . La fórmula de Rayleigh-Jeans estáde acuerdo con la experiencia sólo a bajas frecuencias (o altas longitudes de onda) ; a frecuencias altas (o bajas longitudes de onda) claramente es errónea porque aumenta (como2 v) sin alcanzar un máximo. El aumento monótono con la frecuencia de la fórmula de Rayleigh-Jeans se denominó la «catástrofe ultravioleta». Al comparar la última ecuación conlos resultados experimentales queda de manifiesto un error en la teoría clásica. Esta última predice una energía infinita, lo que difiere del resultado experimental.