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TEMA 10
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Radiacin del Cuerpo Negro
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Radiacin del Cuerpo Negro
Todos los cuerpos emiten energa
electromagntica de diferentes longitudes de
onda en funcin de su temperatura.
A esta energa se la llama radiacin trmica.
Cuerpo negro: absorbe toda la radiacin que
entra en el.
El cuerpo negro cumple tres leyes deducidas
de las leyes de Maxwell y de la termodinmica.
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Radiacin del Cuerpo Negro
1. Ley de Kirchhoff:
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Radiacin del Cuerpo Negro
2. Ley de desplazamiento de Wien
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Radiacin del Cuerpo Negro
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Radiacin del Cuerpo Negro
3. Ley de Stefan Boltzman
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Radiacin del Cuerpo Negro
Una cuarta ley que no cumple el Cuerpo
Negro era la ley de Rayleigh-Jeans:
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Teora cuntica de Plank
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Teora cuntica de Plank
Propuso que cada tomo del cuerpo negro
oscilaba con una frecuencia caracterstica y propuso una
hiptesis:
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Teora cuntica de Plank
La energa de los osciladores atmicos est
cuantizada.
La energa emitida por un cuerpo es un
mltiplo entero de CUANTOS (valor mnimo
de energa).
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Teora cuntica de Plank
a) El tomo ha absorbido
la cantidad exacta de
luz para subir un nivel.
b) El tomo ha emitido la
energa exacta para
bajar un nivel.
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Teora cuntica de Plank
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Halla el intervalo de energa, en eV,
correspondiente al espectro visible.
Datos:
= 760
= 380
= 663 1034
= 3 108 /
1 = 1602 1019
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Aplicamos la hiptesis de Planck:
= =
=
=
1
1
= 663 1034 3 108
1
38 107
1
76 107
= 261 1019 = 164
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Efecto fotoelctrico
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Efecto fotoelctrico Hertz public en 1887 que una lmina de
zinc
iluminada con uv emita partculas.
nada ms demostrar que la luz es una onda
se publica un experimento en el que la luz se
comporta como una partcula!!!
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Efecto fotoelctrico
Para determinar la mxima con la que salen los electrones se
busca el valor del
potencial que es capaz de frenarlos:
potencial de frenado.
Si aumentamos la intensidad de la luz
aumenta el n de emitidos por unidad de tiempo, pero no su
velocidad.
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Efecto fotoelctrico
Si disminuimos la frecuencia de la luz
incidente disminuye la energa de los arrancados al metal.
Por debajo de una frecuencia umbral 0 no se desprende ningn .
Para cada metal existe una 0 caracterstica.
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Efecto fotoelctrico
En 1905, Einstein soluciona parte del
problema:
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Efecto fotoelctrico
Conclusiones:
1. La luz est cuantizada y su energa
depende de la frecuencia de radiacin y no
de su intensidad.
2. En el efecto fotoelctrico, la energa mxima
de los es directamente proporcional a la frecuencia de la luz
incidente.
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La frecuencia umbral del potasio es de
53 1014 1.
Cul es el potencial de frenado de los
electrones si se utiliza una luz de frecuencia
75 1014 ?
= 663 1034
= 160 1019
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Aplicamos la ecuacin del efecto fotoelctrico:
= + = 0 +
= 0
=663 1034 75 1014 53 1014
160 1019
= 0912
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Espectros atmicos discontinuos
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Espectros atmicos discontinuos
Explicacin de Balmer y Rydberg:
= 109677 107 1
1
=
1
12
1
22
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Espectros atmicos discontinuos
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Espectros atmicos discontinuos El modelo de Rutherford
no era estable.
Bohr aplica la hiptesis
de Planck al modelo de
Rutherford y postula:
1. Los electrones se mueven en rbitas y tienen
energas cuantizadas:
=
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Espectros atmicos discontinuos
2. Slo estn permitidas aquellas rbitas que
tengan valores cuantizados del momento
angular:
=
2=
3. La energa de los electrones vara al cambiar de
nivel:
=
se obtiene de la frmula de Rydberg
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Halla la energa (eV) que debemos dar a un
electrn del nivel 2 para que salte hasta el
nivel 4.
= 663 1034
= 109677 107 1
= 3 108 /
1 = 1602 1019
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Calculamos primero la longitud de onda:
1
=
1
12
1
22
1
= 109677 107 1
1
4
1
16=
= 4863 107 486
Luz azul
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Calculamos ahora la energa de un fotn con
dicha longitud de onda:
= =
= 663 1034 3 108 /
4863 107
= 409 1019 255
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Dualidad onda corpsculo
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Dualidad onda corpsculo
De Broglie (Nobel en 1929):
Dualidad onda corpsculo para todas las partculas.
Planck: =
Einstein: = 2
=
=
= 2
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Dualidad onda corpsculo
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Halla la masa asociada a un fotn de luz roja,
con longitud de onda 7000 .
=
=
=663 1034
7 107 3 108 /
= 316 1036
Despreciable al lado de la longitud de onda.
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Calcula la longitud de onda asociada a una
persona de 70 que se mueve a 14 /.
=
=
663 1034
70 14 /
= 677 1036
Despreciable frente a la masa de la persona.
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Principio de incertidumbre
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Principio de incertidumbre
Heisenberg (Nobel 1932) determin que no es
posible especificar para un su posicin y su cantidad de
movimiento simultneamente.
Una consecuencia inmediata es que ya no
podemos hablar de rbitas. Aparece el concepto
de orbital.
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Principio de incertidumbre
La imprecisin con que se pueden medir
ambas magnitudes es:
Tambin se aplica a la energa y al tiempo:
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Un se mueve a 4000 /.
La incertidumbre en su velocidad es del 3%.
Cul es su incertidumbre en su posicin?
= 663 1034
= 911 1031
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De los datos del problema:
= 003 4 105 / = 12 105 /
Aplicamos el Principio de Incertidumbre:
2 =
663 1034
2 911 1031 12 105/
96 1010
Radio 3 1015
