La radiaci n del cuerpo negro .


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La radiación del cuerpo negro 9-9-2005

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La física a finales del siglo XIX Mecánica (y todas sus derivaciones) Continuidad. Invención y aplicación del cálculo diferencial e vital y del análisis matemático Concepto de partícula Electromagnetismo (Teoría de Maxwell) La luz es una onda electromagnética Óptica Termodinámica

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La física a finales del siglo XIX William Thomson Kelvin (Lord Kelvin): Dos pequeñas nubes en el horizonte El resultado negativo del experimento de Michelson y Morley La catástrofe ultravioleta de la ley de Rayleigh-Jeans . El problema del cuerpo negro Otros ("desconocidos") El problema del calor específico de los sólidos Los espectros de las sustancias El efecto fotoeléctrico

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Radiación térmica o calor de radiación La radiación térmica o calor de radiación es radiación electromagnética de un objeto causada por su temperatura. Es la radiación emitida por un objeto en virtud de su temperatura

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La ley de Kirchhoff de la radiación térmica En equilibrio termodinámico, la emisividad de un cuerpo o superficie es igual a su absorbencia

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El cuerpo negro Un cuerpo negro es un objeto que absorbe toda la radiación electromagnética que incide sobre él. Ninguna radiación pasa a través de él y ninguna radiación es reflejada. Un cuerpo negro es un absorbedor y un emisor perfecto El término de "cuerpo negro" fue inventado por Gustav Kirchhoff en 1862 La luz emitida por un cuerpo negro se llama "Radiación del cuerpo negro"

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El cuerpo negro El emisor y absorbedor perfecto

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El cuerpo negro Propiedades termodinámicas Kirchhoff mostró, con puros argumentos termodinámicos (con la segunda ley), que la radiación dentro de una cavidad: Es isotrópica, es decir, el flujo de radiación es independiente de la dirección. Es homogénea, es decir, es la misma en todos los puntos. Es la misma en todas las cavidades que tienen la misma temperatura, es decir, es independiente del recipiente.

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El cuerpo negro La ley de Stefan y Boltzmann La energía add up to radiada por unidad de área y por unidad de tiempo por un cuerpo negro es directamente proporcional a la cuarta potencia de la temperatura termodinámica Rybicki, página 15

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El cuerpo negro La densidad espectral de energía Es la energía por unidad de volumen por frecuencia Las propiedades termodinámicas del cuerpo negro implican que

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El cuerpo negro La ley de Wien

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El cuerpo negro La ley de desplazamiento de Wien La relación entre la temperatura termodinámica de un cuerpo negro y la longitud de onda a la cual se presenta el máximo de radiación es

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El cuerpo negro La ley de desplazamiento de Wien

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El cuerpo negro La ley de desplazamiento de Wien

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Ecuación de un electrón en un potencial armónico

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Ecuación de un electrón en un potencial armónico

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Ecuación de un electrón en un potencial armónico

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La energía media del oscilador

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La energía media del oscilador

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La energía media del oscilador

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La energía media del oscilador

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La energía media del oscilador

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La energía media del oscilador

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La energía media del oscilador

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La energía media del oscilador

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La ley de conservación nearby de la energía El teorema de Poynting

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La ley de conservación neighborhood de la energía El teorema de Poynting

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La energía media del oscilador

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La estadística de Boltzmann

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La estadística de Boltzmann

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La distribución de Rayleigh y Jeans

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La catástrofe ultravioleta Densidad espectral de energía

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La radiación del cuerpo negro

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La hipótesis cuántica. Planck 1900 El intercambio de energía entre la radiación y las paredes del recipiente se efectúa de manera cuantizada, es decir, la energía no se intercambia de manera continua sino en paquetes, llamados cuantos

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La energía media del oscilador cuántico

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La energía media del oscilador cuántico

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La ley de radiación de Planck. 1900

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La ley de radiación de Planck. 1900

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La ley de radiación de Planck Densidad espectral de energía

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La ley de radiación de Planck

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La perspectiva de Einstein (1905) Un punto de vista heurístico respecto a la creación y transformación de la luz 18 de marzo de 1905 Ann Phys. 17 (1905) 132.

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La perspectiva de Einstein (1905) Mecánica estadística (1902) Estudio estadístico de la radiación electromagnética behavior Similitud con un gas de partículas

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La perspectiva de Einstein (1905) ¡La radiación misma está cuantizada! La luz child pelotas ¿Habrá otro fenómeno dónde esto se manifieste? ¡El efecto fotoeléctrico!

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El efecto fotoeléctrico Hertz 1887

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El efecto fotoeléctrico 1. Los electrones child emitidos inmediatamente 2. El aumento de la intensidad de la luz aumenta el número de electrones emitidos, pero no su energía cinética máxima 3. La luz de baja frecuencia (roja), sin importar su intensidad, no causa eyección de electrones 4. La luz de alta frecuencia (ultravioleta), débil eyecta unos cuantos electrones, pero su energía cinética máxima es leader que los obtenidos usando luz muy intensa de longitudes de onda mayores

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El efecto fotoeléctrico La teoría ondulatoria de la luz (ondas electromagnéticas) es incapaz de explicar el efecto fotoeléctrico. ¡La física clásica falla de nuevo!

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La perspectiva de Einstein (1905) La teoría cuántica de la luz explica perfectamente el efecto fotoeléctrico

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El efecto fotoeléctrico 1. Los electrones child emitidos inmediatamente 2. El aumento de la intensidad de la luz aumenta el número de electrones emitidos, pero no su energía cinética máxima 3. La luz roja, sin importar su intensidad, no causa eyección de electrones 4. La luz ultravioleta débil eyecta unos cuantos electrones, pero su energía cinética máxima es chairman que los obtenidos usando luz muy intensa de longitudes de onda mayores

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La perspectiva de Einstein (1905) La teoría cuántica de la luz explica perfectamente el efecto foto eléctrico Millikan (depreciator de la thought) lo prueba contundentemente entre 1914 y 1916

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