Lista 01

BC0103: Física Quântica
1.

UFABC

Resolução da Lista 01 (Geral) v1

O que é um corpo negro e quais são as características da radiação por ele emitida?
Um corpo negro é um objeto capaz de absorver a maior parte da radiação incidente sem refleti-la. Um corpo negro ideal absorveria toda a radiação incidente, sem refletir nada.
Todo corpo negro, ao absorver radiação, adquiri energia que é liberada em forma de emissão de radiação térmica. Por esse motivo, apesar do nome “corpo negro”, ele não é necessariamente negro, pois a emissão de radiação pode possuir comprimentos de ondas no espectro da luz visível aos seres humanos. Logo, o corpo negro pode absorver a radiação, mas também emite e pode gerar luz.

2.

Qual a origem da catástrofe do ultravioleta? Como este “efeito” está relacionado à hipótese de Planck e ao surgimento da física quântica?
A origem da catástrofe do ultravioleta vem da impossibilidade de se prever a radiação em função de um comprimento de onda emitida por corpos negros utilizando a mecânica clássica. Ela levou esse nome pelo fato dos cálculos da fórmula de Rayleigh-Jeans resultarem em que, na medida em que se tomasse comprimentos de onda pequenos, a energia da radiação irradiada pelo corpo negro tenderia ao infinito.
Isso levou a Planck estudar uma alternativa para a mecânica clássica (a única que possuíam até então). Planck percebeu que o problema estava na energia média por modo 𝑘𝑇, onde, ao tomar que a energia média das cargas oscilantes era uma variável discreta, seus cálculos condiziam com a função empírica. Assim, Planck postulou que essa energia deveria existir apenas em pacotes, que seriam múltiplos inteiros de ℎ𝜈, onde ℎ é a constante de Planck e
𝜈 e a frequência da onda. Assim surgiu a física quântica.

3.

A temperatura da superfície do sol é de cerca de 5800 K. Se fizéssemos a suposição de que o sol é um corpo negro radiador, qual seria o comprimento de onda do pico de seu espectro
(isto é, o comprimento de onda em que o Sol irradia