¿Alguna vez te has bronceado en la playa?...
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... pues lo que hace que luzcas una piel morena es la luz ultravioleta emitida por el sol, que bajo otro punto de vista se debe a diferencias en la energía de la radiación.
La radiación de alta frecuencia tiene más
energía que la radiación de menor frecuencia. La relación cuantitativa entre la
frecuencia y la energía fue presentada en 1900 en la revolucionaria Teoría Cuántica del
físico alemán Max Planck, la cual separó la historia de la física y dio pie a la
llamada Física Cuántica o Moderna.
La Teoría Cuántica se refiere a las reglas que rigen los cambios de energía de un objeto. En nuestra experiencia de todos los días, estamos acostumbrados a cambios de energía suaves y continuos. Considere por ejemplo una pelota rodando en una rampa.
Las leyes de la física enunciadas por Sir Isaac Newton establecen que la energía potencial de la pelota es proporcional a su altura respecto al suelo. Podemos llamar Earriba a la energía potencial en la parte más alta de la rampa. Como la pelota rueda hacia abajo por la rampa, su energía potencial decrece hasta que llega a la parte inferior de la rampa donde la energía potencial es cero. Durante su trayectoria hacia abajo, la energía potencial de la pelota puede tomar cualquier valor posible entre Earriba y cero; la energía potencial ha ido disminuyendo continuamente.
¿A dónde se ha ido esa energía? Como la energía se conserva la energía potencial se ha convertido en energía cinética, la cual se incrementa continuamente a medida que la pelota rueda hacia abajo. Durante el siglo XIX los científicos creían que todos los cambios de energía eran continuos, que no había restricciones sobre la cantidad de energía que cambia de una forma a otra.
A finales del siglo XIX varios científicos estudiaban el fenómeno llamado radiación del cuerpo negro, la radiación que emite un objeto caliente.
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Las leyes de la física que prevalecían entonces no podían explicar el espectro de luz emitido por un cuerpo negro. En 1900 Planck fue capaz de explicar esta radiación haciendo la consideración de que los cambios de energía asociados con la radiación de un cuerpo negro NO son continuos. Planck propuso que la energía solamente puede ser liberada en “paquetes” de un tamaño mínimo.
El incremento de energía ganado
o perdido más pequeños posible, fue llamado por Planck, un quantum. La ganancia o a
pérdida de energía radiante, como la absorbida o emitida por un cuerpo negro, incluye
cambios discretos de energía que deben ser múltiplos de números enteros de una
constante multiplicados por la frecuencia (v) de la energía radiante. Así, si 
es la cantidad de energía ganada o perdida, entonces, de
acuerdo a la teoría de Planck,
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La contante h, conocida como contante de Planck, tiene el valor de 6.63x10-34 joules- segundos (J-s). La ganancia o la pérdida de energía por un múltiplo fraccionario de de hv, por ejemplo 0.8 hv o 2.3 hv no está permitido en la teoría de Planck; podemos decir que las energías permitidas están cuantizadas. El incremento más pequeño de energía en una frecuencia dada de hv, se denomina quantum (cuanto) de energía.
Pero ¿cómo esta eso de energía cuantizada sin fracciones?, en ocasiones el concepto de cuantizar o cuantizado es algo difícil de entender. Imaginemos esto, cuando tienes novia, es de manera cuántica, y el incremento en numero sería cuantizado, de una en una, puedes tener una, dos o tres novias, pero no puedes tener una novia y media o tres cuartos de novia, eso es cuantizar, los incrementos de energía son en unidades discretas, unitarias.
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En física teórica, un cuerpo negro es un objeto ideal que absorbe toda la radiación que llega a su superficie sin reflejar ninguna ni emitir radiación propia. No se conoce ningún objeto así, aunque una superficie de negro de carbono puede llegar a absorber aproximadamente un 97% de la radiación incidente. En teoría, un cuerpo negro sería también un emisor perfecto de radiación, y emitiría a cualquier temperatura la máxima cantidad de energía disponible. A una temperatura dada, emitiría una cantidad definida de energía en cada longitud de onda. A raíz del fracaso de los intentos de calcular la radiación de un cuerpo negro ideal según la física clásica, se desarrollaron por primera vez los conceptos básicos de la teoría cuántica.
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