O que é um corpo negro? Como a quantização da energia solucionou esse problema?

Passo 1

Vamos lá! A questão pede para a gente entender o que é um corpo negro e como a quantização da energia ajudou a resolver um problema relacionado a ele. Vamos precisar falar um pouco sobre radiação térmica e como os cientistas solucionaram o chamado “problema do corpo negro”.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é um corpo negro. Na física, um corpo negro é um objeto teórico que absorve toda a radiação que incide sobre ele, sem refletir nada. Além disso, ele também emite radiação de forma ideal quando está aquecido. Essa radiação emitida depende apenas da temperatura do corpo, não do material de que ele é feito.

Passo 3

Agora, qual era o problema do corpo negro? No final do século XIX, os físicos queriam entender como a radiação emitida por um corpo negro se comportava em diferentes comprimentos de onda. Eles usaram as leis da física clássica para tentar explicar esse comportamento, mas algo não estava certo. De acordo com a física clássica, a energia irradiada aumentaria indefinidamente à medida que diminuíamos o comprimento de onda, o que não acontecia na realidade. Isso ficou conhecido como a catástrofe ultravioleta.

Passo 4

Então, como a quantização da energia resolveu esse problema? Em 1900, Max Planck propôs que a energia não era emitida de forma contínua, mas sim em pacotes discretos chamados quanta. Ele introduziu a constante de Planck ( ) para expressar essa quantização. Com essa ideia, a energia ( ) dos quanta de radiação é dada por:
onde é a frequência da radiação.

Passo 5

Com a quantização da energia, Planck conseguiu derivar uma fórmula que correspondia exatamente ao comportamento observado da radiação do corpo negro. Isso eliminou a previsão infinita da energia em altas frequências e explicou por que a radiação realmente se comporta dessa maneira. Essa foi a primeira indicação de que a energia pode ter propriedades discretas, o que abriu caminho para o desenvolvimento da teoria quântica.

Resposta

Um corpo negro é um objeto ideal que absorve toda a radiação que incide sobre ele e emite radiação de forma perfeita quando aquecido, dependendo apenas da sua temperatura. O problema da física clássica, conhecido como a catástrofe ultravioleta, previa uma emissão infinita de energia em altas frequências, o que não acontecia na prática. A quantização da energia, proposta por Max Planck, sugeriu que a energia é emitida em pacotes discretos (quanta), permitindo que a formulação matematicamente descrevesse corretamente a radiação do corpo negro e resolveu o problema, dando início à teoria quântica.

Exercícios relacionados

Discuta o princípio da correspondência.
(valor 2,5 ) Determine o potencial elétrico no ponto devido às quatros partículas se no infinito, ?
(abาst sh вrmut) it AOIBlन - OAPAI.IAVA AЯIヨMig9
(a) Mostre que a expressão matemática para a frequência para uma transição entre dois estados e , com , é
Considere duas partículas de massa m. As forças nas partículas são e i. Se as partículas estão na origem em , qual a posição, velocidade e aceleração do centro de massa?
Resp: