El “Quantum” de Acción de Planck

1. El “Quantum” de Acción de Planck Nelson Studart - UFSCar Max Karl Ernst Ludwig Planck (1858 – 1947)

3. Tropeçavas nos astros desastrada Quase não tínhamos livros em casa E a cidade não tinha livraria Mas os livros que em nossa vida entraram São como a radiação do corpo negro Apontando pra a expansão do Universo Porque a frase, o conceito, o enredo, o verso (E, sem dúvida, sobretudo o verso) É o que pode lançar mundos no mundo. Caetano Veloso em Livros

4. O que significa a radiação do corpo negro e como se relaciona com a expansão do Universo?

6. Um corpo aquecido emite radiação eletromagnética em um largo espectro contínuo de comprimentos de onda principalmente na região do infravermelho . Ex. O Sol.

7. Questões ao final do Século XIX • Eletrodinâmica dos corpos em movimento • Radiação do corpo negro • Espectro discreto dos elementos químicos • Calor específico dos sólidos

8. Corpo Negro

9. Ritchie (1833) Kirchhoff (1859) Preliminares

10. Wien (1893) Stefan (1879) – Boltzmann (1884)

11. Resultados experimentais Fórmula de Wien Altas freqüências (Pequenos comprimentos de onda)

12. Desvios significativos - Baixas freqüências Lummer-Pringsheim Rubens-Kurlbaum l = 51,2 mm Resultados Experimentais

13. Teorema (1899) Energia média dos ressonadores (matéria) Fórmula de Planck Como radiação e matéria interagem até atingir o equilíbrio térmico?

14. Lei da Termodinâmica Da fórmula de Wien (n grande) Da experiência (n pequeno)

15. Born: Uma das mais decisivas e significativas interpolações jamais feita na história da física: revela uma quase descuidada intuição física Sociedade Alemã de Física – 19/10/1900

16. Caminho até o quantum Rubens comparou a minha fórmula com suas medidas e encontrou uma concordância satisfatória para todo ponto [da curva]. Medidas posteriores também confirmaram a minha fórmula de radiação mais e mais e quanto mais precisos os resultados, mais acurada era a fórmula. A partir do dia em que formulei a lei, comecei a me dedicar à tarefa de dar-lhe um significado físico real

17. Que argumentos teóricos podiam ser empregados para dar um significado físico à nova fórmula empírica?

18. W - número de maneiras que o sistema pode ser re-arranjado no nível microscópico sem mudar o estado macroscópico Idéias de Boltzmann: Entropia e Probabilidade

19. N ressonadores com energia E tal que ET = NE n unidades de energia e indivisíveis e tal que ET = ne Questão: De quantas maneiras n unidades de energia podem ser distribuídas entre os N osciladores?

20. Resposta Passos seguintes: 1. Calcula-se a entropia: S = k ln W 2. Usa-se dS/dE = 1/T

21. Akt der Verzweiflung Planck (1908): A energia do ressonador é ghn , g = 1,2 ...

22. Elétrons + prótons em equilíbrio com radiação com todos n Big - Bang T = 3000 K - hidrogênio E a expansão do Universo?

23. T = 2,73 K Radiação fóssil remanescente do Universo primordial e principal evidência do Big-Bang

24. Dados Biográficos • Nasceu em Kiel (23/04/1858) • Doutor em Filosofia em Munique (1879) • Privatdozent em Munique (1880-1885) • Professor da Universidade de Berlim (1889-1926) • Membro da Academia Prussiana de Ciências • (1894-1947)

25. Prêmio Nobel de Física (1918) • Interesse inicial: Termodinâmica (2a. Lei e Entropia) • Posições políticas: • Manifesto de apoio ao Kaiser • Durante o nazismo, se opôs à perseguição aos judeus • Criticou a corrente da “física ariana” • Grande prestígio na Alemanha • Morreu em Göttingen (3/10/1947

26. Referências • Nelson Studart • Revista Brasileira de Ensino de Física 22 (4), 523 (2000) • Física na Escola 2 (1) 23 (2001)