Max
Planck (1858 - 1947)Lo spettro di radiazione del 'corpo nero' e il quanto d'energia
Max
Planck (1858 - 1947)
Alla fine dell'Ottocento un problema irrisolto era la spiegazione dei risultati sperimentali relativi allo spettro di radiazione del cosiddetto 'corpo nero', cioè di una qualsiasi cavità che assorbe ed emette radiazione elettromagnetica di ciascuna frequenza con intensità che segue un legge sperimentale accuratamente determinata da Lummer e Pringsheim nel 1899.
L'intensità della radiazione spettrale in funzione della frequenza dipende dalla Temperatura della cavità nel modo seguente, indipendentemente dai materiali:
Lo studio teorico dell'interazione tra materia e radiazione elettromagnetica , sulla base della termodinamica e dell'elettromagnetismo classico, tendente a spiegare le leggi sperimentali portava però a risultati che non solo non erano in accordo con esse se non di elevata lunghezza d'onda (nella zona dell'infrarosso) e per temperature non troppo elevate, ma portava a conclusioni palesemente assurde.
La teoria di Rayleigh e Jeans implicava infatti che l'energia totale (area racchiusa dalla curva) irradiata da un corpo nero sarebbe infinita a qualunque temperatura e una cavità radiante emetterebbe radiazione via via più intensa col crescere della frequenza (U.V., raggi X, raggi g e così via verso le frequenze infinite (cioè l tendente a 0)
Secondo tale teoria un forno da cucina sarebbe quanto meno una sorgente di radiazione X e g pericolosissima! ('catastrofe ultravioletta' secondo George Gamow).
Nel 1899 Max Planck introdusse, senza alcuna giustificazione teorica, l'ipotesi che lo scambio di energia tra la radiazione e la materia avvenisse in maniera non continua ma discreta. L'energia cioè deve essere multipla di una quantità elementare (pacchetto di energia , quanto) :
E = n hn
con h (costante di Planck)=6.63 ·10-34 joule·s
Tale ipotesi permetteva di riprodurre esattamente i dati sperimentali ma nel successo del lavoro di Planck nessuno dei contemporanei credette di vedere altro che un mero artificio
La discontinuità al di la dell'intuibile!
La fisica è ancora , nel 1900, fermamente convinta che i fenomeni siano continui.
Nasceva la fisica quantistica e neppure lo stesso Planck credette mai fino in fondo in essa.
Ma di lì a poco Einstein applicò con successo l'ipotesi alla spiegazione dell'effetto fotoelettrico.
