Orígens de la teoria quàntica

Aquest tema és completament independent dels altres. Va de experiments que no tenien explicacions clàssiques i van donar lloc a la formulació de la física quàntica.

Context Previ

Llista de fenòmens que no es podien explicar clàssicament

Radiació d’un cos negre

Efecte fotoelèctric

Per sota d’una freqüència $\upsilon_0$ s’atura bruscament l’emissió d’electrons, independentment de la intensitat $I$ (nombre de fotons) que incideixi.
Sempre que $\nu\ge\nu_0$ es produirà efecte fotoelèctric, encara que només incideixi 1 fotó (intensitat molt petita), i la energia cinètica dels electrons $K_\text{max}$ és independent de la intensitat incident, només depèn de la freqüència dels fotons i del material.
El potencial de frenada (en anglès stopping potential $V_{SP}\equiv V_f \equiv V_0$ ) es proporcional a la freqüència $\nu$ del raig incident.
L’emissió d’electrons es produeix instantàniament encara que la intensitat sigui molt petita (un/a esperaria que hi hagi un temps d’espera en què els electrons van acumulant suficient energia fins a tenir-ne suficient per escapar del àtom).

Efecte Compton

La importància de les constants fonamentals

Una cosa que en general a aquestes altures de 3r no s’ha explicat encara, és que les teories físiques principals, tenen cada una la seva constant fonamental/universal associada.

Mecànica Newtoniana — constant de gravitació universal $G$

F = G\frac{m_1m_2}{r^2}

Relativitat general i especial — velocitat de la llum $c$

E= mc^2\\[5pt] \gamma = \sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}

Electromagnetisme — permitivitat del buit $\varepsilon_0$

F = \frac{1}{4\pi \varepsilon_0}\frac{q_1q_2}{r^2}

Física estadística — constant de Boltzmann $k_B$

PV = nk_BT\\[5pt] S = k_B \ln{\Omega}

Física Quàntica — constant de Planck $h$

E=h\upsilon\\[5pt] B_\nu(T)=\frac{2 h \nu^3}{c^2} \frac{1}{e^{h \nu / k_B T}-1}

Quan un fenomen involucra constants, i aquestes constants no es poden deduir ni a través dels paràmetres del problema ni d’altres constants fonamentals, significa que estàs davant d’una nova constant fonamental.

Aquest va ser el cas amb la constant de Planck