Formalismo quantico

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPIRITO SANTO

DISC.: MECÂNICA QUÂNTICA 1

PROF.: GALEN

ALUNO: ANDERSON DO NASCIMENTO ROUVER                      10/03/2010

Radiação de corpo negro

Chama-se de corpo negro aquele que absorve toda a radiação incidente sobre ele. Tais corpos não têm a capacidade de refletir a luz incidente. Podemos imaginar um corpo negro como uma cavidade que contém apenas uma abertura. A radiação incidente sobre esse orifício é refletida diversas vezes dentro da cavidade e praticamente não conseguirá sair pela abertura, assim podemos considerar que quase toda a radiação incidente foi absorvida, sendo assim, aproximadamente um corpo negro.

Se imaginarmos o corpo a uma certa temperatura e emitindo radiação que é refletida pelas paredes internas e sai pela pequena abertura, essa radiação é chamada de radiação de corpo negro.

Em 1879, Stefan supôs que a radiação fosse proporcional a quarta potencia da temperatura, ou seja,

[pic 1],

conhecida como Lei de Stefan-Boltzmann.

Em 1893, Wien mostrou que os máximos do espectro de radiação deslocam-se com o aumento de temperatura de forma linear, isto é,

[pic 2],

conhecida como Lei de deslocamento de Wien.

Fazendo uso da teoria clássica, Rayleigh e Jeans estudam a densidade de energia da radiação de corpo negro e obtém a formula de Rayleigh-Jeans para a radiação de corpo negro,

[pic 3],

Ao se observar a densidade de energia de uma abertura do corpo negro para diferentes temperaturas, observou-se que os experimentos não condiziam com a descrição clássica que trata o espectro de energia da radiação eletromagnética como continuo, concordando apenas para baixas freqüências. Pelo tratamento clássico, a energia media total das ondas estacionarias independem de suas freqüências.

[pic 4]

Com o intuito de resolver o problema, Planck sugeriu que a energia media total das ondas estacionarias fossem funções de suas freqüências. Planck sugeria que a energia possuía valores discretos e que eram distribuídos uniformemente, ou seja,

[pic 5]

e que a proporcionalidade entre energia e freqüência era dada por uma constante, isto é,

[pic 6],

constante h chamada de constante de Planck.

Sendo assim,

                                                         [pic 7]                  n = 0, 1, 2, 3, ...

Ao se comparar a previsão da teoria de Planck com os dados experimentais, observa-se que a radiação de corpo negro é muito bem  escrita dessa forma.

[pic 8]

Essa teoria de Planck é considerada o inicio da mecânica quântica, assumindo que os níveis de energia assumem valores discretos.

Efeito Fotoelétrico

Ao realizar experimentos de ondas estacionarias, Hertz confirmou a teoria de Maxwell sobre a propagação da luz. Porém, Hertz verificou algo novo e que ainda não tinha explicação. Ele verificou que uma descarga elétrica ocorre mais facilmente quando se faz incidir luz ultravioleta sobre os dois eletrodos, chamado de efeito fotoelétrico.