Marque as afirmativas verdadeiras relativas à teoria do corpo negro.
  • Um radiador térmico ideal, quando frio é o melhor absorvedor de radiação eletromagnética, tendo a aparência de um corpo negro perfeito. Por outro lado, quando aquecido é o mais eficiente emissor de radiação eletromagnética.
  • Para explicar o espectro da radiação térmica emitida por um corpo aquecido, Planck foi forçado a supor que a energia da radiação eletromagnética seria quantizada. No entanto, quando consideramos outros sistemas físicos, nem sempre a energia é uma grandeza quantizada.
    \square Para explicar o espectro emitido por um corpo negro aquecido, Planck considerou este corpo como sendo constituído de um grande número de osciladores. Além disso, supôs que a energia de cada oscilador era igual a h v, sendo v sua frequência de oscilação e h uma constante.
  • A energia de um oscilador harmônico de frequência v é quantizada, sendo a separação entre os níveis de energia dada por h v, onde h é a constante de Planck.
  • A intensidade total da radiação eletromagnética emitida por um corpo negro ideal só depende de sua temperatura.
    \square A teoria de Planck prevê que a radiação emitida por um corpo negro é maior no extremo ultravioleta do espectro eletromagnético.

Passo 1

O enunciado apresenta seis afirmações sobre a teoria do corpo negro e pede para identificarmos quais são verdadeiras. O conteúdo envolve definição de corpo negro, hipótese de Planck sobre quantização da energia, níveis do oscilador harmônico quântico e dependência da emissão com a temperatura (Lei de Stefan–Boltzmann e lei de Wien).

Passo 2

Analisando a afirmativa 1: “Um radiador térmico ideal, quando frio é o melhor absorvedor de radiação eletromagnética, tendo a aparência de um corpo negro perfeito. Por outro lado, quando aquecido é o mais eficiente emissor de radiação eletromagnética.”
Um corpo negro é definido como absorvedor perfeito \alpha=1 em todas as frequências e, pelo princípio da reciprocidade (Lei de Kirchhoff), também é emissor ótimo \varepsilon=1 quando aquecido. Logo, essa afirmativa é verdadeira.

Passo 3

Analisando a afirmativa 2: “Para explicar o espectro da radiação térmica emitida por um corpo aquecido, Planck foi forçado a supor que a energia da radiação eletromagnética seria quantizada. No entanto, quando consideramos outros sistemas físicos, nem sempre a energia é uma grandeza quantizada.”
De fato, Planck introduziu a quantização de energia E = n\,h\nu, mas em sistemas clássicos muitas grandezas permanecem contínuas. Portanto, essa afirmativa é verdadeira.

Passo 4

Analisando a afirmativa 3: “Para explicar o espectro emitido por um corpo negro aquecido, Planck considerou este corpo como sendo constituído de um grande número de osciladores. Além disso, supôs que a energia de cada oscilador era igual a h\nu, sendo \nu sua frequência de oscilação e h uma constante.”
Planck supôs que a energia de cada oscilador só podia assumir valores E_n = n\,h\nu (com n=0,1,2,\dots), não apenas um valor fixo h\nu. Como está escrito, a afirmativa ignora o fator n. Logo, é falsa.

Passo 5

Analisando a afirmativa 4: “A energia de um oscilador harmônico de frequência \nu é quantizada, sendo a separação entre os níveis de energia dada por h\nu, onde h é a constante de Planck.”
Isso descreve corretamente o oscilador harmônico quântico, cujos níveis são espaçados em \Delta E = h\nu. Portanto, a afirmativa é verdadeira.

Passo 6

Analisando a afirmativa 5: “A intensidade total da radiação eletromagnética emitida por um corpo negro ideal só depende de sua temperatura.”
Pela lei de Stefan–Boltzmann, j^* = \sigma\,T^4, a emissão total depende unicamente da temperatura T. Assim, é verdadeira.

Passo 7

Analisando a afirmativa 6: “A teoria de Planck prevê que a radiação emitida por um corpo negro é maior no extremo ultravioleta do espectro eletromagnético.”
Na verdade, o espectro de corpo negro apresenta máximo em um comprimento de onda finito dado pela lei de deslocamento de Wien, e decai exponencialmente no ultravioleta. Portanto, esta afirmativa é falsa.

Resposta

As afirmativas verdadeiras são as de números 1, 2, 4 e 5.

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