Question

A figura acima representa a densidade espectral de energia D(T) de uma cavidade de corpo negro em função da frequência da radiação, para temperaturas de 2.000 K, 3.000 K e 4.000 K. É observado que a frequência na qual a densidade máxima ocorre (linha vertical indicando o máximo de cada curva) aumenta linearmente com a temperatura. Também se observa discrepância entre a previsão clássica de Rayleigh-Jeans (linha tracejada) à temperatura de 4.000 K e os resultados experimentais à mesma temperatura (linha sólida) para a densidade de energia de uma cavidade de corpo negro.

Com base na figura, e considerando as teorias clássica de Rayleigh- Jeans e quântica de Planck para a radiação de corpo negro à temperatura de T = 4.000 K, assinale a opção correta.

Accepted Answer

B) A teoria de Planck mostra que, nas circunstâncias em que predomina o caso da radiação de corpo negro, a energia média das ondas estacionárias é uma função da frequência. Isso contradiz a lei da equipartição da energia, que associa à energia média um valor independente da frequência.

Answer

A) No limite de baixas frequências, o espectro clássico se aproxima dos resultados experimentais. Entretanto, à medida que a frequência cresce, a previsão de Rayleigh-Jeans se aproxima da previsão de Planck.

Answer

C) Os resultados experimentais mostram que a densidade de energia é sempre finita. Dessa forma, a densidade converge para um valor finito, não nulo, para altas frequências 14 (ω o 6 × 10 Hz).

Answer

D) O comportamento não realista da previsão clássica para baixas frequências é conhecido como “catástrofe do ultravioleta”, o qual denota a não validade da teoria clássica nessa região.

Answer

E) Diferentemente da abordagem clássica de Rayleigh-Jeans, a teoria da radiação de cavidade de Planck trata a energia das ondas estacionárias eletromagnéticas como grandeza contínua.

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