¿Cómo creó Max Planck la teoría de que todos los osciladores podrían asumir solo energías cuantificadas específicas?

Max Planck intentó encontrar y explicar el espectro de la radiación del cuerpo negro. El problema era que la teoría clásica daba soluciones que “explotaban” a altas frecuencias, porque al observar frecuencias de radiación cada vez más altas, la amplitud de estas oscilaciones de alta frecuencia se hacía cada vez más baja, pero no disminuía lo suficientemente rápido. para hacer que el resultado sea finito. Planck estaba tratando de encontrar una manera de amortiguar esas oscilaciones de alta energía, y para ese objetivo propuso la cuantificación de la energía: efectivamente, las amplitudes de las oscilaciones de alta energía no podían ser arbitrariamente bajas, había una amplitud mínima, correspondiente a un “cuanto” de energía, y la energía de ese cuanto estaba aumentando con la frecuencia. Esto cortó las oscilaciones de alta frecuencia: no había suficiente energía para crear incluso un solo cuántico a estas altas frecuencias, por lo que su contribución a la energía radiada disminuía más rápido al aumentar la frecuencia, y la energía total radiada era finita (y estuvo de acuerdo con el experimento )

Sin embargo, Planck consideró su cantidad de energía como una especie de truco matemático que permitía resolver el problema de la radiación del cuerpo negro, no como una realidad física.

Planck comenzó adivinando una ecuación empírica para el espectro de la radiación del cuerpo negro que se ajusta a los datos experimentales para frecuencias bajas y altas. Su siguiente paso fue encontrar una derivación de esta fórmula a partir de principios físicos más profundos. La naturaleza del átomo no se entendió en 1900 y simplemente modeló el material del cuerpo negro como partículas cargadas que experimentan una simple oscilación armónica (resonadores), absorbiendo y emitiendo radiación. Lo que descubrió fue que podía derivar su fórmula para el espectro del cuerpo negro adoptando la hipótesis de que los resonadores se limitaban a absorber y emitir radiación solo a energías discretas. Planck dudó en dar a esta hipótesis cuántica cualquier interpretación física, y la consideró una mera suposición matemática. Planck consideraba que el campo electromagnético mismo obedecía las leyes clásicas, y la cuantización solo restringía la forma en que los resonadores interactuaban con el campo. Fue Einstein quien propuso que la luz misma se cuantifique. Y fue el modelo de Bohr del átomo el que propuso explícitamente que se cuantifiquen los niveles de energía atómica. No todo vino a la vez con Planck solo.