¿Por qué la radiación del cuerpo negro es una distribución continua de energías de fotones en lugar de una distribución discreta a través de un conjunto de cuantos de energía exactos?

Aquí está el fenómeno real.
Las partículas cargadas se calientan, de modo que ganan energía y chocan entre sí. Ahora cuando chocan, se pierde algo de energía en el proceso, esa energía emitida es un fotón.

Entonces, tomaré números aleatorios solo para dar un ejemplo.
Digamos, los caliento hasta 40000 Kelvin y las elecciones ganan energía de alrededor de 2 MeV, por lo que cuando dos electrones que poseen 2mev colisionan, están destinados a emitir fotones de energía alrededor de 50kev. Entonces, esta energía fotónica 50kev es un valor asociado a la temperatura de 40000 grados Kelvin, es como la energía fotónica ideal.

Este pico en la curva representa 50kev, más el valor correspondiente al eje y, más la intensidad, lo que significa que la mayoría de los fotones son de esta energía.

También podría haber 1 en 1000 colisiones que emiten más energía, por ejemplo, alrededor de 55 kV, y eso es hacia la derecha, el valor de la energía del fotón está en el eje x.
Debido a que la intensidad es 1000 veces menor, es 10 ^ 3 veces menor, por lo que está 3 unidades por debajo del pico.
Del mismo modo, algunas colisiones emiten menos fotones energéticos e incluso están por debajo del pico, pero en el lado izquierdo.
Supongo que este enfoque estadístico ya era conocido por esos físicos, al observar el gráfico, concluyeron que estas colisiones emiten paquetes de energía que se conocen como cuantos, y para cada valor de temperatura, hay un valor asociado para la energía de un fotón, Son discretos.

Hay dos formas de generar ondas EM: transiciones discretas entre niveles de energía de electrones atómicos o protones nucleares y cualquier otro tipo de carga eléctrica acelerada . Obviamente, estos últimos son los que hacen las ondas de radio y las microondas; menos obviamente, los electrones en los sólidos tienen bandas de energías que no se pueden distinguir de los continuos, y los electrones libres pueden tener energías arbitrarias y, por lo tanto, pueden hacer transiciones arbitrarias dando energías de fotones arbitrarias.

La derivación del espectro del cuerpo negro incluye una enumeración de todos los “modos” posibles en el espacio k dentro de una cavidad de tamaño finito; estos modos son realmente discretos, pero extremadamente numerosos , por lo que no podemos detectar su “granulado”. (Este tipo de aproximación continua abunda en Mecánica Estadística). Si quisiera obtener toda la metafísica, podría insistir en que incluso el universo constituye una gran “caja” en la que todas las ondas estacionarias deben estar en modos con un número entero de la mitad longitudes de onda en cualquier dirección dada; pero creo que estarías de acuerdo en que sería un poco tonto.

De todos modos, una vez que tienes una caja cerrada, usas el Principio de equilibrio detallado para convencerte de que en el equilibrio térmico cada “modo” posible tiene una parte de la energía dada por la distribución de Boltzmann, ¡y sale el espectro del cuerpo negro! (En realidad no es tan fácil ; pero es así de simple). Luego haces un agujero en la caja y dejas salir el equilibrio térmico de la radiación EM. Entonces, si puede mantener el equilibrio térmico a pesar de la pérdida de energía a través de la radiación térmica EM, ¡ gira la caja al revés y cada superficie “negra” emite ese espectro!

Desafortunadamente, este problema de radiación no es un tema directo. Toma estos casos;
El electrón 1-A ‘único’ cuando se desacelera emite un espectro continuo. Ver Bremsstrahlung;
“Bremsstrahlung tiene un espectro continuo, que se vuelve más intenso y cuya intensidad máxima se desplaza hacia frecuencias más altas a medida que aumenta el cambio de la energía de las partículas aceleradas”.

El electrón circulante 2-A en un campo magnético emite radiación de ciclotrón debido a la acleración involucrada. La frecuencia aquí se centra alrededor de la inversa del tiempo de bucle, pero también parece ampliarse, es decir, otras frecuencias vecinas como se discute aquí; Radiación de ciclotrón;
” La radiación del ciclotrón tiene un espectro con su pico principal en la misma frecuencia fundamental que la órbita de la partícula, y armónicos en factores integrales más altos. Los armónicos son el resultado de imperfecciones en el entorno de emisión real, que también crean una ampliación de las líneas espectrales. La fuente más obvia de ampliación de línea es la falta de uniformidad en el campo magnético; A medida que un electrón pasa de un área del campo a otra, su frecuencia de emisión cambiará con la intensidad del campo. ”

3-Cuando una cavidad a temperatura de equilibrio T puede aproximarse a una radiación de cuerpo negro, donde el espectro depende de T, pero NO del material de la cavidad o la cavidad misma dentro de un cierto rango; ver cuerpo negro;
” Esta radiación de escape se aproximará a la radiación del cuerpo negro que exhibe una distribución en energía característica de la temperatura T y no depende de las propiedades de la cavidad o el agujero … ”.

¡No puedo entender exactamente qué quieres decir con distribución continua de energías de fotones! ¡Porque no es continuo! La cuantificación se produjo como resultado de la catástrofe ultravioleta referida en la radiación del cuerpo negro. Max Plank formuló este proceso: E = h v donde h es la constante de Plank y v es la frecuencia.

Los fotones irradiados a partir de este proceso son representativos de la cantidad de transición de electrones en los átomos que consisten en el material del cuerpo negro (si quieres pensar en carbón)

Entonces, cuando el electrón no puede obtener suficiente energía para obtener niveles más altos, regresará al nivel de energía más bajo más cercano irradiando la cantidad de energía adquirida en forma de radiación … puede ser cualquier cantidad de energía entre los dos niveles de órbitas de un electrón Pero la naturaleza cuántica cuantifica estas energías radiadas como valores de la constante de Plank.

Entonces, si entendí lo que querías decir, la respuesta es que no debes confundir entre el significado de los orbitales de los electrones alrededor de un núcleo (la probabilidad de encontrar el electrón alrededor del núcleo) y la posibilidad de que el fotón tenga múltiples constante de Plank. .

Los fotones no obedecen el principio de exclusión de Pauli, pero los electrones sí.

Para ser un cuerpo negro, debe absorber toda la radiación incidente sobre él. Por lo tanto, no puede ser de un elemento y es probable que incluya una variedad de estructuras moleculares. La radiación de emisión también implica más que la simple excitación electrónica. También hay vibraciones y rotaciones atómicas y moleculares. La heterogenia del material y la variedad de estados de excitación y deexcitación producen un espectro no discreto.

Los niveles de energía están demasiado juntos y la radiación no es coherente. El calor es aleatorio y las cargas en la superficie se desarrollan aleatoriamente.

No tengo nada adicional a lo que hasta ahora he dado respuestas, por lo que no es necesario repetir la información.