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1 Corpo NegroCorpo NegroCorpo NegroCorpo Negro 1 E a teoria quântica Programa do 10º ano ŸApresentação contextualizada ŸNa perspectiva histórica ŸNa perspectiva.

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

2 2 O corpo negro e a história da Física 2 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)

3 3 Espectroscopia 3 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

4 4 4 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 Maxwell e a electrodinâmica clássica

5 5 6 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 7 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 11 Luz própria dos objectos Terra, Homem vermelho – laranja – amarelo – branco – azul

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

9 9 10 Lei de Boltzmann 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

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

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

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

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


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