1. Na teoria clássica para descrever a radiação de uma cavidade, qual foi a suposição, baseada na Física clássica, utilizada por Rayleigh e Jeans para a energia média de cada onda estacionária na cavidade?

Passo 1

O enunciado pergunta qual foi a suposição clássica feita por Rayleigh e Jeans para a energia média de cada modo estacionário (onda estacionária) numa cavidade térmica. O conteúdo envolvido é o teorema de equipartição de energia da Física clássica, que atribui energia média a cada grau de liberdade de um sistema em equilíbrio térmico à temperatura T.

Passo 2

Em Física clássica, cada modo estacionário de frequência \nu se comporta como um oscilador harmônico com duas componentes (energia cinética e energia potencial). Pelo teorema de equipartição, cada grau de liberdade quadraticamente dependente tem energia média \tfrac{1}{2}k_{B}T. Como o oscilador harmônico tem duas dessas componentes, a energia média total de cada modo é
\bigl\langle \varepsilon\bigr\rangle = \tfrac{1}{2}k_{B}T + \tfrac{1}{2}k_{B}T = k_{B}T.

Resposta

Eles supuseram que a energia média de cada modo estacionário vale
\bigl\langle \varepsilon\bigr\rangle = k_{B}T,
isto é, independente da frequência do modo.

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