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O SURGIMENTO DA FÍSICA QUÂNTICA
(NOTAS DE AULA)

SILVIO SENO CHIBENI
Departamento de Filosofia - IFCH - UNICAMP

A história das grandes transformações sofridas pela física e que culminaram na formulação da mecânica quântica na segunda metade da década de 1920 começou no primeiro ano do século, quando Max Planck logrou explicar, através de uma hipótese que a ele próprio repugnava, o espectro de radiação do corpo negro.
Um pequeno orifício aberto em um corpo oco representa aproximadamente um
“corpo negro” (não confundir com “buraco negro”, que é algo muito diferente!). Tal orifício aparecerá negro para corpos em temperaturas usuais, daí advindo o seu nome. No entanto, à medida que a temperatura se eleva, o orifício se torna vermelho, depois amarelo e, finalmente, branco (neste ponto, ou mesmo antes, o material se funde; fenômeno do mesmo tipo pode ser observado aquecendo-se um pedaço de metal.) A cada temperatura corresponde uma coloração da luz emitida, que resulta da mistura de radiações luminosas de diferentes freqüências; cada freqüência contribui na mistura em uma determinada proporção, fornecendo uma determinada parcela de energia à energia total irradiada pelo orifício. Essas proporções podem ser medidas experimentalmente. A figura abaixo mostra o gráfico de uma grandeza proporcional à energia irradiada em função do comprimento de onda. Figura 1: Espectro de radiação do corpo negro, para T=1600oK.

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Cálculos dessa grandeza a partir das teorias clássicas  eletromagnetismo, mecânicas clássica e estatística  fornecem resultados em completo desacordo com os dados empíricos, como se vê no gráfico (curva de Rayleigh-Jeans), exceto na região de altos comprimentos de onda (ou baixas freqüências). Essa discrepância constituiu um problema grave para a física do final do século passado. Depois de várias tentativas fracassadas de obter os resultados experimentais corretos através de manipulações nas teorias clássicas, Planck percebeu