Espectro de Corpo Negro

Espectro de Corpo Negro

1. O corpo negro absorve toda a radiação que incide sobre ele.

   • Mas sabemos que isso não acontece no cotidiano, então, o que estaria errado?
     • A explicação correta veio em 1900 pelo físico e matemático alemão Max Karl Ernest Ludwig Planck (1858-1947), que disse que a energia não seria contínua, como se pensava anteriormente. Sua teoria dizia basicamente o seguinte.
       • "A radiação é absorvida ou emitida por um corpo aquecido não sob a forma de ondas, mas por meio de pequenos “pacotes” de energia.”
         • Átomo de Bohr
           • Niels Bohr desenvolve seu modelo atômico a partir de quatro postulados: 1. Os elétrons que circundam o núcleo atômico existem em órbitas que têm níveis de energia quantizados. 2. A energia total do elétron não pode apresentar um valor qualquer. 3. Quando ocorre o salto de um elétron entre órbitas, a diferença de energia é emitida. 4. As órbitas permitidas dependem de valores quantizados.
             • O modelo de Bohr descreve o comportamento dos átomos de hidrogênio e íons com apenas um elétron. Sistemas de vários elétrons não estão incluídos.
   • A Física clássica dizia que qualquer corpo negro a qualquer temperatura não nula deveria emitir uma radiação ultravioleta muito intensa, o que quer dizer que o aquecimento de qualquer objeto levaria a uma devastação ao seu redor por meio da emissão de radiações com altas frequências. Inclusive um corpo humano com a temperatura de 37º C brilharia no escuro!

2. Efeito fotoeletrico

   • É o fenómeno no qual ocorre a emissão de elétrons de uma superfície metálica ao ser exposta à radiação eletromagnética.
     • A energia luminosa deveria estar uniformemente distribuída sobre a frente de onda, ou seja, a energia incidente estaria distribuída de forma homogênea sobre a superfície metálica do emissor. A teoria clássica afirma ainda que a corrente elétrica é proporcional à intensidade da luz emissora. Por fim, o efeito fotoelétrico deveria ocorrer para qualquer frequência de luz, desde que ela fosse suficientemente intensa para fornecer a energia necessária à ejeção de elétrons.
       • Em 1905, Einstein propôs uma nova teoria para a luz, utilizando o efeito fotoelétrico para comprovar se suas ideias estavam, de fato, corretas.
         • o modelo de Einstein afirma que um fóton de frequência f tem exatamente a energia hf, e não múltiplos de hf. No entanto, é evidente que, se estivermos tratando de n fótons com frequência f, a energia nessa frequência será nhf.
   • Princípio da dualidade da matéria
     • É uma propriedade inerente da natureza tanto para partículas quanto para ondas.
       • Segundo a teoria vigente da época, qualquer frequência de luz deveria ser capaz de ejetar elétrons de uma folha metálica, entretanto, os resultados de Hertz mostraram que era somente a partir de certas frequências que se detectava tal emissão.
         • Louis De Broglie sugeriu que as partículas também fossem capazes de se comportar como ondas. A hipótese de De Broglie, como ficou conhecida, sugeriu a existência de “ondas de partículas”, com isso, era esperado que elétrons, prótons e outras partículas subatômicas pudessem apresentar efeitos até então exclusivamente ondulatórios.
           • Mas e a capacidade de medir com total precisão ?
             • Princípio da Incerteza de Heisenberg
               • Mas a mecânica quântica abandona a ideia de que uma partícula é pontual e que pode ser observada em uma pequena região arbitrária do espaço ao ter uma velocidade definida ao mesmo tempo, isso é uma consequência matemática do princípio da incerteza de Heisenberg.
     • Equação de Schrodinger
       • A equação de Schrödinger constitui a base do formalismo mais operativo da mecânica quântica e rege o comportamento de uma partícula a nível atómico (o átomo é considerado uma onda). Esta equação assenta num modelo atómico inteiramente baseado em ondas estacionárias e constitui a base da física e química modernas.
         • A equação de Schrödinger permite calcular a função de onda associada Ψ (r,t) a uma partícula que se move dentro de um campo de forças descrito por um potencial V (r,t).