Catástrofe do ultravioleta: diferenças entre revisões
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== Catástrofe do Ultravioleta ==
A '''catástrofe do ultravioleta''', também conhecida como '''catástrofe de Rayleigh-Jeans''', foi uma previsão da (física classica) do final do século 19 e começo do século 20, que um (corpo negro) ideal no (equílibrio térmico) emite (radiação) com energia infinita.
O termo "catástrofe do ultravioleta foi primeiramente usado em 1911 por (Paul Ehrenfest), apesar de o conceito ser utilizado em 1900 com a primeira derivação de dependência de <math>\lambda^{-4}</math> da (lei de Rayleigh-Jeans); a palavra "[[ultravioleta]]" refere-se ao fato de que o o problema aparece na região de pequeno comprimento de onda do [[espectro eletromagnético]]. Desde a primeira aparição desse termo, ele tem sido, também, utilizado para previsões de natureza similar, como um (quantum eletrodinâmico*) e em casos como a [[divergência ultravioleta]].
==Problema==
A ''catástrofe do ultravioleta'' resulta do [[teorema da equipartição]] da
[[mecânica estatística]] classica que diz que todo [[oscilador harmônico]] de um sistema em equilíbrio tem uma média de energia de <math>kT</math>.
Um exemplo de ''A História das Ciências'' de Mason'',<ref>
{{cita livro
| último = Mason, MA, PhD
| primeiro = Stephen
| authorlink = Stephen F. Mason
| título = A História das Ciências
| editor = Collier Books
| ano = 1962
| local = New York, NY
| páginass = 550
| isbn = }}
</ref> ilustra a vibração de vários modos via uma peça de corda. Como uma [[onda estacionária]], a corda oscilará com
[[som harmônico]] (as ondas estacionárias de uma corda em ressonância harmônica), dependente do comprimento da corda. Na mecânica clássica, um irradiador de energia atuará como um vibrador natural. E, desde que cade modo tenha a mesma energia, a maioria da energia em um vibrador natural estará com menores comprimentos de onda e maiores frequências, onde a maioria dos modos estão.
De acordo com eletromagnetismo clássico, o número de modos eletromagnéticos em uma cavidade tridimensional por unidade de frequência é proporcional ao quadrado da frequência. Isso, consequentemente, implica que o irradiador de energia por unidade de frequência deve seguir a [[lei de Rayleigh-Jeans]], e ser proporcional ao quadrado da frequência. Assim, tanto o a energia em uma dada frequência e o total de energia irradiada é ilimitada na medida em que maiores frequências são consideradas: Isso é claramente não físico, pois o total de energia irradiada da cavidade não é observado como sendo ilimitado, um assunto que foi tratado independentemente por [[Albert Einstein]] e por [[Rayleigh]] e o [[James Hopwood Jeans]] no ano de 1905.
==Solução==▼
▲== Solução ==
[[Max Planck]] resolveu o problema postulando que a energia eletromagnética não seguia a descrição clássica, mas poderia ser emitida em pacotes discretos de energia proporcionais a frequência, como dito pela [[Lei de Planck]]. Isso tem um efeito de reduzir o número de possíveis modos excitados com uma dada frequência na cavidade descrita acima, e assim a média de energia nessas frequências. A energia irradiada eventualmente vai para zero em frequências infinitas, e o total de energia prevista é finito. A fórmula da energia irradiada para o sistema ideal [[corpo negro]] estava consoante com experimentos conhecidos e passou a ser chamada de Lei de Planck de [[irradiação de corpo negro| Irradiação térmica]]. Baseado em experimentos passados, Planck também foi capaz de determinar o valor do seu parâmetro, agora chamado de [[Constante de Planck]]. Os pacotes de energia foram posteriormente chamados de [[Fóton]]s, foram designados como peça chave na descrição quântica do eletromagnetismo.
== Equívocos Históricos ==
Muitas histórias populares de físicos, assim como muitos livros de físicos, fornecem uma versão incorreta da história da catástrofe do ultravioleta. Nessa versão, a ‘’catástrofe’’ foi primeiramente notada por Planck, quem desenvolveu sua fórmula em resposta. De fato, Planck nunca se preocupou com esse aspecto do problema, porque ele não acreditava que o [[teorema da equipartição]] fosse fundamental – sua motivação para introduzir o termo [[quantum]] foi inteiramente diferente. Foi sabido muito depois o porquê de a proposta de Planck prover uma solução como citado na solução.
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