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https://www.youtube.com/watch?v=EgqKsCA5eLw

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2) Radiação do Corpo Negro - Laboratório avançado de Física (USP)

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2) Radiação do Corpo Negro - Laboratório avançado de Física (USP)

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http://www.ifsc.usp.br/~lavfis/images/BDApostilas/ApCorpoNegro/CorpoNegro_1.pdf

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1) Experimento sobre radiação de corpo negro

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1) Experimento sobre radiação de corpo negro

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https://www.youtube.com/watch?v=FsXpVVpxHsQ

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Experimento sobre radiação de corpo negro

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5º Passo: Depois de alcançar a temperatura de 200ºC, gire o cubo de modo que outra face seja analisada. Repita o mesmo com as outras 2 faces restantes.

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5º Passo: Depois de alcançar a temperatura de 200ºC, gire o cubo de modo que outra face seja analisada. Repita o mesmo com as outras 2 faces restantes.

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2º Passo: Acople o cubo acima do autotransformador.

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2º Passo: Acople o cubo acima do autotransformador.

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Obs.: O auto-transformador serve para controlar a intensidade luminosa da lâmpada incandescente.

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4º Passo: Anote o valor que aparecer no voltímetro e no termômetro a cada vez que você girar o auto-transformador.  

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4º Passo: Anote o valor que aparecer no voltímetro e no termômetro a cada vez que você girar o auto-transformador.  

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Obs¹.: Esses valores correspondem a tensão  da  termopilha.

Obs².: Essa tensão é resultado da conversão de energia  luminosa em elétrica, por isso calcula-se em volts, devido aos diferentes cumprimentos de onda.

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3º Passo: Varie a temperatura interna do cubo, girando o botão do auto-transformador (até no máximo 200ºC)

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3º Passo: Varie a temperatura interna do cubo, girando o botão do auto-transformador (até no máximo 200ºC)

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1º Passo: Monte o aparato experimental de acordo com a imagem abaixo.

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1º Passo: Monte o aparato experimental de acordo com a imagem abaixo.

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Obs¹.: A distância (d) entre o cubo de Leslie e a termopilha não deve ser modificada.
Obs².: A lâmpada incandescente no interior do cubo será a fonte emissora de radiação do corpo negro.

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Questão 3 - P2 - Grupo Juliana Paixão, Lucas Freitas e Bruna Leite.(2)

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    Auto-transformador              (varivolt) (1)

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    Auto-transformador              (varivolt) (1)

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Simulação sobre a Radiação do corpo negro

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Simulação sobre a Radiação do corpo negro

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Confirmaram a existência dos estados estacionários, propostos por Niels Bohr.

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O estado estacionário, cujos elétrons estão nos mais baixos níveis de energia, é chamado de estado fundamental; os demais estados permitidos são chamados de estados excitados.

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Bohr inferiu que, para a eletrosfera de um átomo ser mantida estável, os elétrons desse átomo deveriam assumir certos níveis de energia, chamados estados estacionários ou quânticos, cada um deles correspondendo a uma determinada energia.

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Ele postulou que, em um estado estacionário, o átomo não emitia radiação, de modo que sua eletrosfera se mantinha estável.

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Graças aos estudos sobre a radiação do corpo negro, Niels Bohr pode desenvolver seus estudos em relação a uma nova teoria atômica, baseada em ideias quânticas.

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Por isso, a data de dezembro de 1900 é considerada o marco divisório entre a Física Clássica e a Física Quântica – a teoria física dos fenômenos microscópicos.

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A energia de cada fóton é chamada de quantum. O quantum E de energia radiante de frequência f é dado pela equação: E = h.f
(h = 6,63x10^(-34)J.s)

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Essas porções descontínuas seriam "partículas" que transportariam uma quantidade de energia (E) bem definida.

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Esse estudo tinha que partir do pressuposto de existir na superfície do corpo negro, cargas elétricas oscilantes, que emitiriam energia radiante não de modo contínuo como a teoria clássica dizia, mas em porções descontínuas.

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Apresentou um estudo teórico a respeito da emissão de radiação de um corpo negro, deduzindo a equação que estava em acordo pleno com os resultados experimentais.

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A solução encontrada por Planck, ao resolver a questão do corpo negro, considerando que a energia é quantizada, permitiu explicar outros conceitos físicos a nível microscópico.

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Esta discordância é conhecida como “catástrofe do ultravioleta”.

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Esta discordância é conhecida como “catástrofe do ultravioleta”.

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Em grandes comprimentos de onda, havia certa concordância com os resultados experimentais observados. Entretanto, para comprimentos de onda menores havia grande discordância entre a teoria e a experiência.

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Qual a importância do estudo do corpo negro para a teoria quântica?

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Qual a importância do estudo do corpo negro para a teoria quântica?

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A análise do espectro de emissão desses corpos foi ponto-chave para o desenvolvimento das teorias de quantização de energia.

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A densidade de energia aumenta por um fator de (2000K/293K)^4. O que dá cerca de 2170, produzindo luz quase branca.

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Antes de ligar uma lâmpada incandescente a densidade de energia no interior do bulbo de vidro corresponde a temperatura ambiente, vamos supor 20°C (293K). Ao liga-la a temperatura atinge cerca de 1726,85°C (2000K).

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A partir de estudos da relação da temperatura em relação a radiação do corpo negro, observa-se que todo objeto superaquecido emitirá uma radiação visível que pode ser analisada através do espectrômetro.

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Torna-se possível dessa forma medir o comprimento e a intensidade de ondas eletromagnéticas, o que permite a construção do seu espectro.

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Assim, calcular a densidade de energia tornou-se a abordagem adotada para explicar a radiação do corpo negro por cientistas do séc. XIX.

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A densidade de energia aumenta na região onde os comprimentos de onda são menores à medida que a temperatura aumenta.

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Representação da distribuição de energia na cavidade do corpo negro em diversas temperaturas e comprimentos de onda.

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A radiação eletromagnética que escapa pelo orifício foi absorvida e reemitida várias vezes pelas paredes internas da cavidade e está em equilíbrio térmico com tais paredes.

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Imagine o corpo negro como uma forma oca mantida à temperatura constante, onde abre-se um orifício extremamente pequeno por onde a radiação eletromagnética escapa.

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É um emissor ideal, ou seja, um corpo capaz de emitir e absorver uniformemente todas as frequências da radiação.