Ley de planck
En física , la ley de Planck describe la densidad espectral de la radiación electromagnética emitida por un cuerpo negro en equilibrio térmico a una temperatura dada T , cuando no existe un flujo neto de materia o energía entre el cuerpo y su entorno. [1]
A fines del siglo XIX, los físicos eran incapaces de explicar por qué el espectro observado de radiación de cuerpo negro , que para entonces había sido medido con precisión, divergía significativamente en frecuencias más altas de las predichas por las teorías existentes. En 1900, el físico alemán Max Planck derivó heurísticamente una fórmula para el espectro observado asumiendo que un oscilador hipotético cargado eléctricamente en una cavidad que contenía radiación de cuerpo negro solo podía cambiar su energía en un incremento mínimo, E , que era proporcional a la frecuencia. de su onda electromagnética asociada . Esto resolvió el problema de la catástrofe ultravioleta.predicho por la física clásica . Este descubrimiento fue una visión pionera de la física moderna y es de fundamental importancia para la teoría cuántica .
Cada cuerpo físico emite radiación electromagnética de manera espontánea y continua y el resplandor espectral de un cuerpo, B , describe el poder emisor espectral por unidad de área, por unidad de ángulo sólido para frecuencias de radiación particulares. La relación dada por la ley de radiación de Planck , dada a continuación, muestra que con el aumento de la temperatura, la energía total radiada de un cuerpo aumenta y el pico del espectro emitido se desplaza a longitudes de onda más cortas. [2] Según esto, la radiancia espectral de un cuerpo para la frecuencia ν a temperatura absoluta T viene dada por
Usando , vemos que [6]
En el límite de frecuencias bajas (es decir, longitudes de onda largas), la ley de Planck tiende a la ley de Rayleigh-Jeans , mientras que en el límite de frecuencias altas (es decir, longitudes de onda pequeñas) tiende a la aproximación de Wien .
Max Planck desarrolló la ley en 1900 con solo constantes determinadas empíricamente, y más tarde demostró que, expresada como una distribución de energía, es la distribución estable única de la radiación en equilibrio termodinámico . [1] Como distribución de energía, pertenece a una familia de distribuciones de equilibrio térmico que incluyen la distribución de Bose-Einstein , la distribución de Fermi-Dirac y la distribución de Maxwell-Boltzmann .
