Divulgación Constante de Planck (demostración experimental)

[pablotrive]

No he logrado encontrar detalles de como es que Planck determina experimentalmente que la energía es emitida de manera discreta, lo cual lo lleva a plantear una constante (o eso es lo que entendí)

Saludos!

[pod]

Re: Constante de Planck (demostración experimental)

¿Lo que quieres saber es lo que hizo Planck en su día, o bien algún experimento más o menos moderno que lleve a la determinación de la constante?

[pablotrive]

Re: Constante de Planck (demostración experimental)

Hola Pod, lo quería saber es que hecho fue el que llevo a Max Planck a deducir que la energía se emite/absorbe de forma discreta, en su época principalmente.

[Cat_in_a_box]

Re: Constante de Planck (demostración experimental)

Hola pablotrive,

Espero que no le moleste a pod que conteste, aunque si tienes alguna otra duda, él seguro que dará más luz que yo al asunto

Todo esto surgió al estudiar las gráficas de emisión de un cuerpo negro. En primer lugar, se hizo ayudándose de la termodinámica y la electrodinámica, en la que Rayleigh, entre otros, hizo un cálculo teórico de este problema a partir de las consideraciones de la física clásica. Lo que vinieron a decir, es que la intensidad irradiada es proporcional a la temperatura e inversamente proporcional a la cuarta potencia de la longitud de onda, es decir:

$$I(\lambda, T)\propto \dst\frac{T}{\lambda^4}$$

O si quieres el resultado exacto:

$$I(\lambda)=\dst\frac{2\pi\mathrm{c}\mathrm{k}T}{\lambda^4}$$

Ahora bien, a pesar de ajustarse bien a los resultados experimentales para el caso de valores altos de la longitud de onda, conducía a algo absurdo, pues para longitudes de onda muy pequeñas, por ejemplo la del ultravioleta, la potencia irradiada era infinita, como puedes comprobar tú mismo (y esto era contradictorio pues en las gráficas determinadas experimentalmente, para valores muy pequeños de la longitud de onda, la curva tendía a cero). Esto se conoce como la catástrofe ultravioleta.

Llegados a este punto, donde claro está, la física clásica no podía hacer nada, Planck abordó el problema, con su famosa constante que tú preguntas. Es bien curioso, pues el problema lo abordó de una forma bastante heterodoxa, al formular en primer lugar la ecuación matemática que se ajustase de un modo general a la forma de todas las gráficas, y una vez la encontró, la interpretó físicamente. Pues bien, suposo que la energía emitida por los osciladores atómicos no podían tener cualquier valor, sino que debían ser un múltiplo entero de una constante, $\boldsymbol{h}$ multiplicada por la frecuencia del oscilador, es decir:

$$E=n\boldsymbol{h}\nu$$

Y de este modo, apareció la constante h, que terminaría siendo conocida como la constante de Planck. De igual modo, para explicar dichas curvas, introdujo la hipótesis de que el número de osciladores de baja frecuencia era muy superior al de los de alta frecuencia, pudiendo explicar tanto la ley de Wien e incluir la ley de radiación de Stefan-Boltzmann. En resumen, fue plantear la ecuación para que satisficiera la curva de emisión del cuerpo negro y resultó que debía introducir un valor constante,h.

Saludos,

[pablotrive]

Re: Constante de Planck (demostración experimental)

Eso era exactamente lo quería saber, muchas gracias!

[polonio]

Re: Constante de Planck (demostración experimental)

También puedes ver los artículos originales de Planck traducidos al inglés (artículos 8, 9 y 10) que tenemos en nuestra web.