Corpo Negro E a teoria quântica Programa do 10º ano

Apresentação em tema: "Corpo Negro E a teoria quântica Programa do 10º ano"— Transcrição da apresentação:

1 Corpo Negro E a teoria quântica Programa do 10º ano
Apresentação contextualizada Na perspectiva histórica Na perspectiva CTS (sempre presente!) 1

2 O corpo negro e a história da Física
Alguns dos principais intervenientes: Joseph Stephan, Ludwig Boltzmann, Wilhelm Wein, Lord Rayleigh, James Jeans, Max Planck Factos que a Física Clássica não podia explicar O espectro do corpo negro Os espectos atómicos de riscas A estabilidade do átomo Outros (e.g. capacidade térmica de sólidos a baixas temperaturas) 2

3 Espectroscopia Estudo da emissão ou absorção de luz pelos vários materiais (gases, líquidos, sólidos) No séc. XIX as técnicas foram sendo cada vez mais apuradas; material para dispersão (prismas) e emulsões fotográficas fonte fenda prisma Lente para focagem Emulsão em placa de vidro Câmara escura para revelação Espectro de linhas e de radiação de corpo negro 3

4 Maxwell e a electrodinâmica clássica
Unificação da Electricidade e Magnetismo em 1864: - Os campos eléctricos e magnéticos propagavam-se como ondas - velocidade de propagação era c - Origem dos campos em cargas e correntes 4

5 Átomos oscilantes produzem radiação electromagnética
Espectro da radiação em emitida pelos corpos J: energia por unidade de tempo por unidade de área do emissor por unidade de comprimento de onda 6

6 O Sol emite como um corpo negro... ... E a Terra?
Espectro do “corpo negro” (corpo que absorve toda a radiação que nele incida) O Sol emite como um corpo negro... ... E a Terra? em .pt 7

7 vermelho – laranja – amarelo – branco – azul
“Luz própria” dos objectos vermelho – laranja – amarelo – branco – azul Terra, Homem 11

8 Lei de Wien (ou lei do deslocamento de Wien)
9

9 “A intensidade varia com a quarta potência da temperatura absoluta”
Lei de Boltzmann (ou lei de Stefan-Boltzmann) “A intensidade varia com a quarta potência da temperatura absoluta” 10

10 Corpos reais não são corpos negros!!
e = 1 , corpo negro e = 0 , reflector perfeito 10

11 A radiação do corpo negro e a Física Clássica
(Rayleigh-Jeans) Catástrofe do “ultra-violeta” Física Moderna 8

12 “Modelo” de Rayleigh-Jeans:
Corpo negro como uma cavidade: “Modelo” de Rayleigh-Jeans: Número de ondas com frequência entre n e n +dn: ou Energia de cada onda (energia do oscilador): Fórmula de Rayleigh-Jeans: 15

13 Espectro experimental Lei de Stefan-Boltzmann
Fórmula de Planck: formula mirabilis Espectro experimental Lei de Wien Lei de Stefan-Boltzmann JUSTIFICAÇÃO? 15

14 Energia dos osciladores proporcional à frequência: e ~ n
Para cada frequência, só algumas energias eram permitidas en = n h n 15

15 Não há contradição com a Física Clássica
n está relacionado com a amplitude da onda Nova Física: a amplitude da oscilação está quantizada 15