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A teoria quântica

Uma das mais bem sucedidas teorias da ciência, a teoria quântica, teve seu início com um problema chamado catástrofe do ultravioleta.

Uma das teorias mais bem sucedidas no mundo da ciência é a teoria quântica. Diversas aplicações puderam ser feitas a partir dessa teoria, uma dessas aplicações é na tecnologia envolvida na produção de semicondutores e computadores. A explicação do modelo atômico também se dá por meio dessa teoria; e muitas outras aplicações da teoria quântica foram feitas ao longo do XX.

Mas em que consiste essa teoria? Para entendê-la devemos começar com um conceito importantíssimo, que é o conceito de corpo negro. Um corpo negro seria um modelo teórico de um objeto capaz de absorver toda radiação que nele incidir. Esse modelo foi proposto por Kirckhoff, que também mostrou que se um corpo negro absorver toda frequência das radiações nele incididas, ele também emite todas as frequências. Logo, a radiação do corpo negro passou a ser função apenas da temperatura. O poder emissor de corpo negro é dado pela expressão E = α . T4, onde α é a constante de Stefan-Boltzmann. Essa expressão nos indica que: aumentando-se a temperatura, a radiação também aumenta.

De acordo com a teoria clássica, a energia emitida deveria tender ao infinito à medida que o comprimento de onda da radiação fosse diminuído. Mas os dados experimentais não confirmavam essa previsão quando os comprimentos de onda estavam próximos do ultravioleta, que tem comprimentos de onda curtos. A essa discordância entre o teórico e o experimental, deu-se o nome de Catástrofe do ultravioleta.

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Em 1900, o físico alemão Max Planck, ao tentar resolver esse problema, deu o início ao desenvolvimento da teoria quântica. Planck propôs que a energia não era contínua, mas fragmentada em pequenos pacotes, que ele mesmo chamou de quantum. Em outras palavras, a energia seria quantizada e também seria função da frequência da radiação.

E = h . f

Onde h é uma constante de proporcionalidade conhecida como constante de Planck, que tem o seguinte valor: 6,63 . 10-34 J.s, e f seria a frequência da radiação.

A comunidade científica não aceitou essa nova ideia de Planck de imediato, pois ela parecia absurda demais. O próprio Planck admitiu mais tarde que aquela fora uma tentativa desesperada de resolver o problema da radiação. Alguns anos mais tarde sua proposta foi aceita.





Aproveite para conferir nossa videoaula sobre o assunto:

Dados experimentais (radiação do corpo negro) não confirmaram a previsão teórica de que para pequenos “lâmbdas” haveria mais radiação do que para gran

Dados experimentais (radiação do corpo negro) não confirmaram a previsão teórica de que para pequenos “lâmbdas” haveria mais radiação do que para gran

Por: Paulo Soares da Silva