Constante de Planck
La constante de Planck , o la constante de Planck , es una constante física fundamental denotada , y es de importancia fundamental en la mecánica cuántica . La energía de un fotón es igual a su frecuencia multiplicada por la constante de Planck. Debido a la equivalencia masa-energía , la constante de Planck también relaciona la masa con la frecuencia.
En metrología se utiliza, junto con otras constantes, para definir el kilogramo , una unidad SI . [1] Las unidades SI se definen de tal manera que, cuando la constante de Planck se expresa en unidades SI, tiene el valor exacto =6.626 070 15 × 10 −34 J⋅Hz −1 . [2] [3]
A fines del siglo XIX, existían mediciones precisas del espectro de radiación del cuerpo negro, pero las predicciones de la distribución de frecuencia de la radiación por las teorías existentes divergían significativamente en frecuencias más altas. En 1900, Max Planck derivó empíricamente una fórmula para el espectro observado. Supuso que un oscilador hipotético cargado eléctricamente en una cavidad que contenía radiación de cuerpo negro solo podía cambiar su energía en un incremento mínimo, que era proporcional a la frecuencia de su onda electromagnética asociada . [4] Pudo calcular la constante de proporcionalidadde las mediciones experimentales, y esa constante se nombra en su honor. En 1905, Albert Einstein determinó un elemento "cuántico" o mínimo de la energía de la propia onda electromagnética. El cuanto de luz se comportó en algunos aspectos como una partícula eléctricamente neutra, y finalmente se denominó fotón . Max Planck recibió el Premio Nobel de Física de 1918 "en reconocimiento a los servicios que prestó al avance de la Física mediante su descubrimiento de los cuantos de energía".
Puede surgir confusión cuando se trata de la frecuencia o la constante de Planck porque las unidades de medida angular (ciclo o radianes) se omiten en el SI. [5] [6] [7] [8] [9] En el lenguaje del cálculo de cantidades , [10] la expresión para el valor de la constante de Planck, o una frecuencia, es el producto de un valor numérico y una unidad de medición. El símbolo f (o ν ), cuando se usa para el valor de una frecuencia, implica ciclos por segundo o hercios como unidad. Cuando se usa el símbolo ω para el valor de la frecuencia, implica radianes por segundocomo la unidad. Los valores numéricos de estas dos formas de expresar la frecuencia tienen una relación de 2 π . Omitir las unidades de medida angular "ciclo" y "radianes" puede conducir a un error de 2 π . Algo similar ocurre con la constante de Planck. El símbolo h se usa para expresar el valor de la constante de Planck en J⋅s / ciclo, y el símbolo ħ ("h-bar") se usa para expresar su valor en J⋅s / rad. Ambos representan el valor de la constante de Planck, pero, como se discutió anteriormente, sus valores numéricos tienen una razón de 2 π. En este artículo, la palabra "valor" como se usa en las tablas significa "valor numérico", y las ecuaciones que involucran la constante y / o frecuencia de Planck realmente involucran sus valores numéricos usando las unidades implícitas apropiadas.
La constante de Planck se formuló como parte del exitoso esfuerzo de Max Planck para producir una expresión matemática que predijera con precisión la distribución espectral observada de la radiación térmica de un horno cerrado ( radiación de cuerpo negro ). [14] Esta expresión matemática ahora se conoce como ley de Planck.
