Hipótesis de Planck
Hipótesis de Planck
Max Planck formuló en 1900 una hipótesis que consiguió explicar la radiación del cuerpo negro.
Todos los sólidos y los líquidos, cuando se calientan, emiten radiación cuya intensidad y color dependen de la temperatura. La radiación emitida corresponde a un espectro continuo, igual que el espectro solar.
Para estudiar la radiación elegimos un cuerpo negro, que es capaz de absorber todas las radiaciones, para posteriormente emitirlas.
La energía emitida depende de la temperatura y tiene un máximo para una longitud de onda determinada; este máximo se desplaza hacia landa mayores a medida que disminuye la temperatura.
No obstante, según la física clásica, la energía radiada debería ser igual para todas las longitudes de onda, y al aumentar la temperatura, la radiación debería ser uniformemente más intensa.
Para explicar esto, Planck supuso que cada una de las partículas que constituyen la materia, está oscilando y emitiendo energía en forma de radiación electromagnética; esta energía emitida no puede tomar un valor cualquiera, sino que debe ser múltiplo entero de un valor mínimo llamado cuanto o paquete de energía.
La energía de un cuanto viene dada por la expresión:
donde:
v (ni) es la frecuencia de la radiación emitida; y h es una constante llamada constante de acción de Planck, cuyo valor es:
La hipótesis de Planck introduce el concepto de discontinuidad en la energía, igual que hay discontinuidad en la materia.
Explicación del efecto fotoeléctrico
Posteriormente al enunciado de la hipótesis de Planck, A. Einsten generalizó la teoría de los cuantos, para explicar el efecto fotoeléctrico. Dijo que las radiaciones estaban formadas por fotones, que son corpúsculos que viajan a la velocidad de la luz y que poseen una onda electromagnética asociada.
La energía de un fotón es:
Si un fotón con energía suficiente choca con un metal, puede arrancarle un electrón. La energía del fotón se utiliza para arrancar el electrón del metal y para comunicarle cierta energía cinética. Para extraer el electrón del metal necesitamos una energía mínima, llamada energía umbral o trabajo de extracción, w.
Sustituyendo:
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