Constante de Planck

A constante de Planck, representada pelo símbolo h, é uma das constantes fundamentais para o estudo da física quântica e vale cerca de 6,63.10^-34 m².kg/s. Essa constante é utilizada em cálculos que descrevem fenômenos relacionados ao comportamento corpuscular e ondulatório de objetos cujas dimensões aproximam-se da escala dos átomos e seus constituintes.

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Origem da constante de Planck

A constante de Planck foi introduzida na física pelo alemão Max Planck (1858-1947) no ano de 1900. O objetivo era tentar resolver um problema vigente na época: a emissão de radiação pelo corpo negro. Em sua época, os cálculos conduziam a resultados absurdos, que depois ficaram conhecidos como a catástrofe do ultravioleta.

Em busca de uma solução para o problema da catástrofe do ultravioleta, Planck assumiu que a energia das ondas eletromagnéticas emitidas pelo corpo negro deveria ser quantizada, isto é, deveria apresentar valores mínimos, como pequenos “pacotes” ou quanta de energia. Planck buscava recuperar resultados empíricos obtidos por Josef Stefan e Wilhelm Wien. A inspiração de Planck teve origem em trabalhos que discorriam sobre termodinâmica estatística escritos por importantes físicos, como Ludwig Boltzmann.

Tópicos deste artigo

• 1 - Descoberta da constante de Planck
• 2 - Valor da constante de Planck
• 3 - Lei de Planck 

Descoberta da constante de Planck

Com base em resultados experimentais disponíveis na época – medidas da densidade de energia eletromagnética emitida por corpos negros –, Planck determinou que cada “pacote” de energia emitida por um corpo negro deveria ser um múltiplo inteiro de um valor mínimo, igual a  6,63.10^-34 m².kg/s.

Além de ter determinado o módulo dessa importante constante, Planck mostrou que os seus cálculos  eram capazes de explicar os resultados absurdos obtidos pelas teorias vigentes do eletromagnetismo, quando essas se propunham a explicar a emissão de corpo negro.

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Valor da constante de Planck

O valor atualmente conhecido da constante de Planck é bastante preciso, apresentando várias casas decimais:

A constante de Planck é uma das constantes da física mais conhecidas, graças à enorme precisão de sua medida e também por sua grandeza, que se relaciona com medidas de energia. Além disso, ela também é fundamental para a definição de um dos mais importantes fundamentos da física quântica: o princípio da incerteza.

Lei de Planck 

A lei de Planck diz respeito à energia que é reemitida por um corpo negro na condição de equilíbrio térmico. De acordo com essa lei, um corpo negro absorve a energia radiante que incide sobre ele, no entanto, essa energia só é reemitida em valores discretos, na forma de pequenos pacotes de energia. Atualmente esses pacotes de energia são chamados de fótons. A energia dos fótons reemitidos é determinada pela seguinte lei:

E₁ e E₂ – níveis de energia

h - constante de Planck

υ – frequência do fóton ou onda eletromagnética

Apesar de estar correta, a interpretação de Planck para a emissão de corpo negro foi desacreditada por muitos físicos de sua época. No entanto, juntamente às contribuições de Niels Bohr e Albert Einstein, os estudos de Planck lançaram as bases teóricas da física quântica.

Em 1918, Max Planck foi laureado com o Prêmio Nobel de Física por suas contribuições para a área da física quântica. Pouco tempo depois, em 1905, Albert Einstein baseou-se nos estudos de Planck, assumindo que a energia eletromagnética absorvida pelos átomos durante o efeito fotoelétrico era quantizada, de forma similar àquela sugerida por Planck para a explicação da emissão de corpo negro. A explicação dada por Einstein para o efeito fotoelétrico foi muito eficaz e, por isso, foi reconhecida com o Prêmio Nobel de Física, no ano de 1921.

Por Rafael Helerbrock
Professor de Física