Buscando explicar la naturaleza de la luz, el científico escocés James Clerk Maxwell (1831-1879) propuso la teoría de que la luz consistiría en ondas electromagnéticas. Así, los diferentes visibles (colores) e invisibles (rayos gamma, rayos X, ultravioleta, infrarrojos, microondas y ondas de radio) se distinguirían por tener longitudes de onda y diferentes frecuencias.
La longitud de onda es la distancia de dos picos consecutivos en una onda y está representada por la letra griega lambda “λ”. La frecuencia (f) es el número de oscilaciones de la onda electromagnética por segundo. Estas dos cantidades son inversamente proporcionales, cuanto más corta es la longitud de onda, mayor es la frecuencia y la energía de la radiación.
Esta forma de estudiar y comprender la luz explica muchos fenómenos, como la forma en que se propaga.
Sin embargo, había algunos aspectos que esta teoría no explicaba, siendo el principal el color que emitían ciertos objetos al calentarlos. Todo objeto que se encuentra a temperatura ambiente se visualiza porque refleja radiación a una determinada frecuencia y a una determinada longitud de onda que corresponde a su color (luz visible). Sin embargo, en el caso de objetos que se encuentran a temperaturas extremadamente altas, no reflejan ninguna luz que haya caído sobre ellos, sino que emiten luz propia con suficiente intensidad para que podamos visualizar.
Por ejemplo, el hierro cambia de color a medida que aumenta su temperatura. Primero se vuelve rojo, luego amarillo, luego blanco y, a temperaturas extremadamente altas, el blanco se vuelve ligeramente azul.
Al estudiar este fenómeno, los científicos midieron la intensidad de la radiación en cada longitud de onda y repitieron las mediciones para un rango de temperaturas diferentes. El físico alemán Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887) descubrió que esto emitía radiación simplemente dependía de la temperatura, no del material.
Un objeto que actúa de esta manera llegó a ser llamado por los científicos como cuerpo negro. Él No se llama así por su color, ya que no es necesariamente oscuro, al contrario, a menudo se ilumina en blanco. Este nombre proviene del hecho de que el objeto no favorece la absorción o emisión de una longitud de onda, ya que mientras el blanco refleja todos los colores (radiación visible en varias longitudes de onda), el negro no refleja ninguno color. El cuerpo negro absorbe toda la radiación que cae sobre él.
Entonces, cuando los científicos intentaron explicar las leyes de la radiación del cuerpo negro, los datos obtenidos experimentalmente demostraron ser incompatibles con la teoría de ondas de Maxwell. Peor que eso, los resultados apuntaban a una situación catastrófica, que se conoció como la catástrofe ultravioleta. La física clásica decía que cualquier cuerpo negro a cualquier temperatura distinta de cero debería emitir una radiación ultravioleta muy intensa, la lo que significa que el calentamiento de cualquier objeto conduciría a la devastación a su alrededor a través de la emisión de alta radiación. frecuencias. Incluso ¡un cuerpo humano con una temperatura de 37 ° C brillaría en la oscuridad!
Pero sabemos que eso no sucede en la vida cotidiana, entonces, ¿qué estaría mal?
La explicación correcta entró 1900 por un físico y matemático alemán Max Karl Ernest Ludwig Planck (1858-1947), quien dijo que el la energía no sería continua, como se pensaba anteriormente. Su teoría básicamente decía:
"La radiación es absorbida o emitida por un cuerpo calentado no en forma de ondas, sino a través de pequeños 'paquetes' de energía".
El físico alemán Max Planck circa 1930
Estos pequeños "paquetes" de energía llamados Max Planck cuántico (su plural es cuánto), que proviene del latín y significa “cantidad”, literalmente “¿cuánto?”, transmitiendo la idea de una unidad mínima e indivisible; desde el cuántico sería una unidad definida de energía proporcional a la frecuencia de radiación. Ahí es cuando la expresión Teoría cuántica.
actualmente un cuántico se llama fotón.
Además, este científico brindó una función que permitió determinar la radiación de partículas oscilantes que emiten radiación en un cuerpo negro:
E = n. H. v
Siendo que:
n = número entero positivo;
h = constante de Planck (6.626). 10-34 J. s - valor muy pequeño en comparación con la energía necesaria para realizar cambios físicos o químicos en los materiales cotidianos. Esto nos muestra que "h" se refiere a un mundo muy pequeño, el mundo cuántico);
v = frecuencia de radiación emitida.
![Sello impreso en Alemania (1994) que muestra el descubrimiento de la teoría cuántica de Max Planck [2]](/f/4231d982fcf71c7d9fa2774ca7505c1a.jpg "Teoría cuántica de Max Planck")
Sello impreso en Alemania (1994) que muestra el descubrimiento de la teoría cuántica de Max Planck[2]
La constante de Planck es una de las constantes más importantes del mundo cuántico, ya que es fundamental para comprender diversos conceptos e interpretaciones físicas y químicas.
Esta teoría muestra que la radiación de frecuencia “v” se puede regenerar solo si un oscilador de tal frecuencia ha adquirido la energía mínima necesaria para iniciar la oscilación. A bajas temperaturas, no hay suficiente energía disponible para inducir oscilaciones de alta frecuencia; de esta manera, el objeto no regenera radiación ultravioleta, poniendo fin a la catástrofe ultravioleta.
Albert Einstein utilizó esta hipótesis de Max Planck para explicar los resultados obtenidos en su trabajo sobre el efecto fotoeléctrico en 1905.
Max Planck es considerado el padre de la teoría cuántica, que le valió el Premio Nobel de Física en 1918.
Por tanto, es importante señalar que el modelo de la dualidad onda-partícula de importancia. Esto significa que ambas teorías se utilizan para explicar la naturaleza de la luz: la onda y la corpuscular.
La teoría de las ondas explica algunos fenómenos de la luz y puede demostrarse mediante ciertos experimentos, mientras que la teoría de las ondas que la luz se compone de pequeñas partículas de energía explica otros fenómenos y puede ser probado por otros experimentos. No hay ningún experimento que demuestre las dos naturalezas de la luz al mismo tiempo.
Por tanto, se utilizan ambas teorías, según el fenómeno que se esté estudiando.
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Por Jennifer Fogaça
Licenciada en Química
Fuente: Escuela Brasil - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/teoria-max-planck.htm
