Planck E A Radiacao Do Corpo Negro

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Planck E A Radiacao Do Corpo Negro

  1. 1. A Radiação do Corpo Negro Física Clássica
  2. 2. <ul><li>Fenômenos Ondulatórios </li></ul><ul><li>Reflexão </li></ul><ul><li>Refração </li></ul><ul><li>Interferência </li></ul><ul><li>Difração </li></ul><ul><li>Polarização </li></ul>Luz é onda! 1850-Maxwell “ Cargas Elétricas aceleradas produzem no espaço um campo elétrico e um campo magnético, perpendiculares entre si, que se propagam no espaço.” Onda Eletromagnética Função de Onda Ex = Eo sen ω t By = Bo sen ω t
  3. 4. 1886 – Hertz – produziu ondas eletromagnéticas de baixa freqüência num circuito elétrico. Mais tarde verificou-se que outras entidades físicas como o calor eram compostas por ondas eletromagnéticas de freqüências diferentes ( ou comprimentos de onda diferentes). Maxwell calculou a velocidade de propagação das ondas eletromagnéticas no vácuo e obteve c = 3 x 10 8 m/s Este resultado corresponde ao valor medido da velocidade da luz no vácuo. Portanto luz é onda eletromagnética!!
  4. 5. Espectro eletromagnético
  5. 6. Espectro Eletromagnético visível ao olho humano
  6. 7. Radiação Térmica e Luz A radiação emitida por um corpo devido à sua temperatura é chamada radiação térmica. Todo corpo emite esse tipo de radiação para o meio e absorve essa radiação do meio constantemente. TA > TB Taxa de emissão > Taxa de absorção e > a Equilíbrio Térmico: e = a TA TB TA TB
  7. 8. À temperaturas usuais a maioria dos corpos é visível devido à luz que refletem. No entanto, a altas temperaturas, sólidos e até líquidos tem luz própria. Ainda assim, 90 % da radiação emitida é invisível, estando na região do infravermelho. <ul><li>Aquecendo um sólido (metal) gradativamente ele emitirá cada vez mais radiação térmica, até que à temperaturas altas, começa a emitir luz. </li></ul><ul><li>O espectro encontrado depende de: </li></ul><ul><li>Material que constitui o corpo </li></ul><ul><li>Estado físico </li></ul><ul><li>Temperatura </li></ul>
  8. 9. Espectro Contínuo: sólidos incandescentes Espectro Discreto: Gases ( Hg)
  9. 10. O Corpo Negro Corpo Negro Ideal a = e = 1 (modelo) Corpo Negro Real Todos os corpos negros à uma dada temperatura emitem o mesmo espectro de radiação, que por sua vez, é muito parecido com o espectro contínuo emitido por sólidos incandescentes e de estrelas. Distribuição Espectral da Radiação do Corpo Negro Curva da energia emitida em função da frequência Radiância espectral R: fluxo de energia emitida por unidade de área, por unidade de tempo, à uma dada temperatura, entre as frequências  e  + d 
  10. 11. Radiância Espectral de Estrelas
  11. 12. Radiância Espectral de um Corpo Negro Real
  12. 13. Leis Empíricas Lei de Stefan – Boltzmann A Radiância Espectral total emitida por um corpo negro ( para todas as frequências) é proporcional à quarta potência da temperatura do corpo. ∞ R T =  R (  ) d  0 R T =  T 4 Constante de Stefan- Boltzmann
  13. 14. Lei do Deslocamento de Wien Ou  pico = c/ 2,898 x 10 -3 T A frequência na qual a radiância espectral é máxima aumenta linearmente com a temperatura.                             
  14. 15. Teoria Clássica da Radiação do Corpo Negro Modelo de Corpo negro Orifício de uma cavidade aquecida à temperatura T A forma do espectro deste corpo negro ideal pode ser calculada em termos de radiância espectral
  15. 16. Primeira Tentativa : Wein Utilizou a termodinâmica para estudar as partículas das paredes da cavidade que oscilam devido à emissão e absorção de radiação. Calculou a energia das partículas a uma dada temperatura e a seguir, a radiância que seria emitida. Resultado Teórico (T=7000 K)
  16. 17. Segunda Tentativa: Rayleigh e Jeans Estudaram a radiação dentro da cavidade como ondas eletromagnéticas. Mostraram que estas ondas refletem nas paredes e formam ondas estacionárias com nós nas paredes. Ondas estacionárias
  17. 18. Resultado teórico Catástrofe do Ultravioleta

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