Planck y su cuerpo negro (I)

Te despiertas una mañana fría de otoño del 1900.Tú, físico de profesión, te das cuenta de que toda la física está casi resuelta. La física, con sus dos grandes pilares: el electromagnetismo, con las elegantes ecuaciones de Maxwell y la termodinámica, con sus potentes principios, es capaz de explicar cualquier fenómeno físico.

Esto es lo pudo haber pensado cualquier científico de la época. Jodido ingénuo. Por desgracia, o por fortuna (coño, significa que tenemos curro para rato los físicos) esto no fue así. Había un fenómeno que llamaba mucho la atención a los físicos, un fenómeno que involucraba las dos bases antes mencionadas de la física, la radiación de cuerpo negro.

 

La radiación de cuerpo negro.

Pensad en un objeto completamente negro. Vuestro amigo de la infancia al que llamáis negro no vale. Algo negro de verdad. Tan negro, que absorbe toda la luz que tu puedas suministrarle, que no refleje nada. Obviamente los cuerpos negros no existen en realidad, son objetos ideales. Los cuerpos negros son aquellos que solo emiten radiación por estar a una cierta temperatura, no porque la reflejen. De hecho, al absorber toda la radiación y no reflejar nada, éste comenzará a brillar más y más a medida que le proporcionemos energía. Podemos pensar en un tizón de madera. El tizón al calentarse tiene un color rojizo no porque refleje la luz, sino porque el mismo está emitiendo dicha luz. Si la madera lo pudiera aguantar, podríamos calentarlo hasta que el color rojizo se convierta en un amarillo intenso. Podemos ir más lejos, calentarlo más y más y llegaríamos al azul pasando incluso por el verde. La explicación : a medida que suministramos energía al tizón, este emitirá luz de mayor energía por estar a mayor temperatura .Aunque parezca raro, la luz azul es mucho más energética que la roja. Como una imagen vale más que mil palabras:

600px-electromagnetic_spectrum-es-svg

 

Para ser exactos, más energía significa desplazarnos hacia la izquierda (menor longitud de onda) en la imagen de arriba. Si pasamos del azul y violeta, nos estaríamos saliendo del espectro visible (entraríamos en el famoso ultravioleta), el tizón radiaría luz que con nuestro propio ojo ya no podríamos detectar. Esto se conoce en física como radiación de cuerpo negro y sigue una curva bastante conocida para los físicos de la época. Dependiendo de la temperatura del cuerpo, la luz emitida irá variando su longitud de onda. Cuanto más caliente esté el cuerpo, menor es su longitud de onda donde se localiza el máximo de emisión:

cuerpo-negro-y-temp.jpg

 

En el eje horizontal tenemos la longitud de onda de la luz emitida y en el eje vertical, la cantidad de energía por nanómetro del espectro. Viendo la anterior gráfica podemos comprobar lo explicado anteriormente. Volviendo a nuestro tizón, si este está a una temperatura no lo suficientemente alta, el máximo de emisión no estará sobre la luz visible (el arcoiris) y por lo tanto no podremos ver nuestro tizón con ese color rojizo tan característico. No obstante, podemos calentarlo, aumentará su temperatura, y su máximo de emisión se desplazará a la izquierda, entrando así en el rango visible, fácil no?

En la 2º parte del artículo, hablaremos sobre la explicación de este fenómeno por las teorías de la época, su desconexión con los resultados experimentales, y como el bueno de Planck con sus artificios matemáticos dio a nacer la teoría física más anti-intuitiva pero no por ello menos bella y exacta de la física.

Nos seguimos leyendo…

 

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