Explique a quantização da energia proposta por Max Planck. Dê exemplo.
Passo 1
O enunciado pede para explicar a hipótese de quantização da energia proposta por Max Planck. O conteúdo é Física Quântica introdutória, em especial o estudo da radiação de corpo negro. Para resolver precisamos entender o problema da “catástrofe ultravioleta” e a solução de Planck usando a constante de Planck
.
Passo 2
Antes de Planck, a teoria clássica (equipartição de energia) previa uma densidade de energia
que crescia indefinidamente para altas frequências
, gerando a chamada catástrofe ultravioleta. Planck propôs que os osciladores atômicos que emitem e absorvem radiação só trocam energia em pacotes discretos, não continuamente.
Passo 3
Planck enunciou que cada oscilador de frequência
só pode ter energia
com
e
. Ou seja, a energia só ocorre em “quanta” de valor mínimo
Passo 4
Como exemplo, considere um fóton de luz verde com frequência
. A energia desse fóton é
Esse valor corresponde a cerca de
e mostra que a troca de energia entre luz e matéria é discreta.
Passo 5
Com essa hipótese, Planck derivou a fórmula correta da distribuição espectral da radiação de corpo negro,
resolvendo a catástrofe ultravioleta e iniciando a física quântica.
Resposta
A quantização da energia de Planck determina que a energia de um oscilador ou fóton só pode assumir valores discretos
por exemplo um fóton verde (
) tem
.