Teorías del comportamiento cuántico

Radiación térmica

Cuando un cuerpo se encuentra en un medio que está a menor temperatura (T) que él, éste emite energía, que se conoce como radiación térmica. 

A mayor temperatura, mayor será la emisión de radiación. El objeto tomará colores rojizos, que irán tornándose azulados conforme mayor sea la emisión. 

Ejemplo

Cuando el hierro se calienta, comienza siendo rojo para terminar en un color blanco-azulado.

Emisión clásica de radiación térmica

El modelo del cuerpo negro se crea para explicar la radiación térmica. Se basa en un material que absorbe toda la radiación que le llega, y que luego la emite en todas las longitudes de onda existentes. 

La emisión en todas las longitudes de onda da lugar a lo que se conoce como espectro continuo de emisión.

Al aumentar la T del cuerpo, la máxima emisión ($$\lambda_{\text{máx}}$$​) se da a longitudes de onda más pequeñas $$\Rightarrow$$ Para curvas superiores, el pico está desplazado a la izquierda.

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Ley de Wien

"La longitud de onda asociada al máximo de emisión ($$\lambda_{\text{máx}}$$) es inversamente proporcional a la temperatura absoluta (T)."

​$$\lambda_{\text{máx}} = \cfrac{b}{T}$$​​

Donde $$b=2,897\cdot 10^{-3}\ \rm mK$$ es la constante de proporcionalidad

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Ley de Stefan-Boltzmann

"La energía que emite un cuerpo negro (por unidad de tiempo y superficie) es proporcional a la cuarta potencia de su temperatura absoluta (T)." 

$$E=\sigma T^4$$​​

Donde $$\sigma = 5,67\cdot 10^{-8}\ \rm J s^{-1}m^{-2}K^{-4}$$ es la constante de proporcionalidad, conocida como constante de Stefan-Boltzmann

Hipótesis de Planck

Existía una hipótesis, la ley de Rayleigh-Jeans, que aproximaba la emisión energética a la de un cuerpo negro a grandes longitudes de onda. Esta ley era errónea, fallando a longitudes de onda cortas, provocando lo que se conoce como la catástrofe ultravioleta.

La hipótesis de Planck propone que

La emisión energética discontinua de los cuerpos viene dada mediante cuantos de energía. Cada cuanto tiene una energía expresada como

$$E= h\nu = h\cfrac{c}{\lambda}$$

Donde $$h=6,626\cdot 10^{-34}\ \rm Js$$ es la constante de Planck y $$c = 3,00\cdot 10^8 \ \rm m/s$$ es la velocidad de la luz en el vacío.

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