A final del segle xix tres fets experimentals que no podien ser explicats per la física clàssica van obrir una nova època en la física i en la comprensió de l’estructura atòmica de la mat èria a través d’una agosarada proposta , la t eoria quàntica . Aquests tres fets experimentals van ser : ● La radiació emesa per un cos negre. ● L’efecte fotoelèctric. ● Els espectres atòmics. 3.1. Radiació del cos negre A f inal del segle xix es va dur a t erme un estudi experimental de la radiació electromagnètica que emetia un cos l’interior del qual es trobava a molt alta temperatura . A aquesta radiació se la va anomenar radiació del cos negre. La característica més important de la radiació del cos negre és que està formada per radiacions de diferents longituds d’ona i , per tant, amb diferents energies associades. Aquesta radiació discontínua d’energia no podia ser explicada completament per la física clàssica , que postulava que l’absorció o emissió d’energia es feia de manera contínua . Per explicar les dades experimental s, Max Planck va proposar que l ’energia dels àtoms del cos negre era proporcional a la freqüència d’oscil·lació. La hipòtesi de Planck expressa que per a una radiació de freqüència f, l’energia corresponent serà múltiple d’aquesta : E = h ? f Sent h la constant de Planck, h = 6,626 ? 10-34 J ? s. La hipòtesi de Planck implica que l’energia només pot prendre valors proporcionals a h. E = h ? f; E = 2 h ? f; E = 3 h ? f; E = 4 h ? f… Quan l’energia varia de manera discontínua , amb valors proporcionals a h, es diu que està quantitzada. Els «quants» són com paquets d’energia que s’anirien transmetent de manera discontínua . E X E M P L E R E S O LT 7 El llum de sodi emet llum de longitud d’ona de 589 nm. Quina és la freqüència d’aquesta radiació? I la seva energia? Dades: c = 3 ? 108 m ? s-1; h = 6,626 ? 10-34 J ? s. Tingues en compte que f c l = i substitueix les dades en l’equació: ? ? ? ? , f c 589 10 3 10 5 09 10 m m s s 9 8 14 1 1 l = = = - - - Atès que E = h ? f , substitueix les dades: ? ? ? ? ? ? , , E h f 6 6 10 5 09 10 26 J s s 3,37 10 J 34 14 1 19 = = = - - - 3. Orígens de la teoria quàntica 1 Experimentalment s’obser va que quan un cos s’escalfa emet llum de diferents colors, des de l’infraroig a baixes temperatures fins al blanc quan les temperatures són extremadament altes. En la fotografia , acer a altíssima temperatura . 13
RkJQdWJsaXNoZXIy