¿Qué es la fórmula de Planck?
La historia del fotón comenzó en 1901 con la fórmula de Planck para la radiación de un cuerpo negro y la introducción de lo que luego se llamó el cuanto de acción h.
En 1901, Planck publicó su artículo: “Sobre la Ley de Distribución de Energía en el Espectro Normal” y escribió: “Aplicando la ley de desplazamiento de Wien en su última representación a la expresión (6) para la entropía S, uno puede darse cuenta de que el el elemento de energía “debe ser proporcional al número de vibraciones f, entonces: E = hf, aquí h son las constantes universales”. He reemplazado f por la frecuencia.
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“En 1902 Lenard descubrió que la energía de los electrones en el fotoefecto no depende de la intensidad de la luz, mientras que depende de la longitud de onda de este último. En su artículo fundamental” Sobre un punto de vista eurístico sobre la producción y transformación de la luz “publicado en 1905 Einstein señaló que el descubrimiento de Lenard significaba que la energía de la luz se distribuía en el espacio no de manera uniforme, sino en forma de cuantos de luz localizados “.
“La historia de los esfuerzos teóricos para definir las funciones de onda de fotones se remonta a los primeros días de la mecánica cuántica y todavía se está desarrollando. Se han presentado resúmenes. Sin embargo, todavía no existe un consenso sobre la forma que debe tomar una función de onda de fotones o las propiedades que debe tener ”. (Para ejemplos, ver 1, 2, 3 y 4)
Sin embargo, se propone un paquete de ondas tipo fotón basado en soluciones novedosas de las ecuaciones de Maxwell. Se cree que es el primer modelo ‘clásico’ que contiene muchas de las características cuánticas aceptadas ”.
Entonces, para responder la pregunta, necesitamos comenzar con las concepciones clásicas de la radiación electromagnética.
En la mecánica clásica, la radiación electromagnética se crea cuando una partícula cargada es acelerada por un campo eléctrico, haciendo que se mueva. El movimiento produce campos eléctricos y magnéticos oscilantes, que viajan en ángulo recto entre sí en un haz de energía luminosa llamada fotón.
La fórmula de radiación de Planck fue solo una nueva interpretación científica de la teoría electromagnética clásica. Como la teoría electromagnética clásica no podía explicar algunas de las nuevas experiencias, como el efecto fotoeléctrico, se aceptó la relación de radiación de Planck.
Finalmente, los físicos aceptaron la naturaleza dual de la luz que han definido la luz como una colección de uno o más fotones que se propagan a través del espacio como ondas electromagnéticas.
El concepto de “ondas de materia” u “ondas de Broglie” refleja la dualidad onda-partícula de la materia.
“En 1923, Louis de Broglie, propuso una hipótesis para explicar la teoría de la estructura atómica. Mediante el uso de una serie de sustitución de Broglie hipotetiza partículas para mantener las propiedades de las ondas. En pocos años, los científicos probaron la hipótesis de De Broglie disparando electrones y rayos de luz a través de rendijas. Lo que descubrieron los científicos fue que la corriente de electrones actuó igual que la prueba de luz de Broglie correcta “.
“Nos enfrentamos a un nuevo tipo de dificultad. Tenemos dos imágenes contradictorias de la realidad; por separado, ninguno de ellos explica completamente los fenómenos de la luz, pero juntos lo hacen”. – Albert Einstein y Leopold Infeld. La evolución de la física, pág. 262-263.
¿Cuál es la relación entre la energía y la frecuencia del fotón?
En mecánica cuántica: “la energía de los átomos solo podía tomar valores discretos, y estos valores dependían de la frecuencia de la oscilación”.
“Todavía hay muchos aspectos desconcertantes de la naturaleza de la luz”. Por favor considere una cita de Einstein. En cuanto a Einstein, escribió en 1951: “Todos estos cincuenta años de reflexión no me han acercado más a responder la pregunta, ¿qué son los cuantos de luz?”
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