Constante de Planck

La constante de Planck es una de las constantes fundamentales de la física propuesta por Max Planck en 1900 para explicar la radiación de un cuerpo negro. La energía irradiada no puede tomar cualquier tipo de valores sino únicamente valores múltiples enteros de un quantum de energía. La constante de Planck vincula el valor de la energía a la frecuencia de la radiación: E=hf. Los trabajos de Planck marcaron el inicio de la física cuántica: la luz (y toda forma de radiación) es emitida, transmitida o absorbida por cantidades discretas de energía, los “quanta” de energía.

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¿Qué es la constante de Planck?

Es una constante de la física cuántica que permite determinar la cantidad de energía correspondiente a un quantum cuando se utiliza para multiplicar la frecuencia de una radiación. Debe su nombre al físico alemán Max Planck, nacido en 1858.

Historia de la constante de Planck

Se podría decir que Max Planck descubre la constante que lleva su apellido en el año 1900 de manera forzada, ya que en esta época, se creía que los intercambios de energía entre la materia y la radiación se efectuaban de forma continua, mientras que los experimentos probaban lo contrario.

La tarde del 7 de octubre de 1900, Max Planck y su colega Heinrich Rubens, discuten sobre las medidas de este último en torno a la radiación de un cuerpo negro (un cuerpo negro absorbe perfectamente todas las radiaciones electromagnéticas), uno de los problemas más espinosos de la época. Esa misma noche, Planck encuentra de forma empírica, la ley que describe el comportamiento de un cuerpo negro, observado por Rubens.

Dos semanas más tarde, Planck y Rubens presentan sus trabajos en la Universidad de Berlín. Luego, el 14 de diciembre de ese año, en la Sociedad alemana de física, Planck expone la hipótesis que lo condujo a esta ley: la cuantificación de la energía. Allí explica que la radiación emitida por un cuerpo negro se comporta como si este estuviera constituido por “paquetes” de energías cuyo valor sería ε = hν, donde ve es la frecuencia de la radiación y h es la constante conocida hoy con el nombre de constante de Planck.

Es así como Planck resuelve el problema del cuerpo negro, planteado por el físico Gustave Kirchhoff en 1859, quien había estudiado el comportamiento de los cuerpos en equilibrio térmico con la radiación que los rodea.

Finalmente, cabe destacar que en 1918, el físico alemán recibe un premio Nobel por sus descubrimientos decisivos que abrieron el camino a la mecánica cuántica. En efecto, la constante de Planck que asocia la energía de una partícula a su longitud de onda constituye la magnitud fundamental de la mecánica cuántica.

Para qué sirve la constante de Planck

La constante de Planck es utilizada para describir los fenómenos de cuantificación que se producen con las partículas y de las cuales, ciertas propiedades físicas toman únicamente valores múltiples de valores fijos en lugar de un conjunto continuo de valores posibles. Por ejemplo, la energía de una partícula es asociada a su frecuencia por:

Estas condiciones de cuantificación se encuentran en toda la mecánica cuántica.

Valor

El físico Max Planck hizo una gran contribución a la teoría cuántica al descubrir el valor de una constante que llevaría su nombre y que expresaría el umbral mínimo de energía que se puede medir en una partícula.

El valor de esta constante es: h = 6,63 . 10 ^-34 julios por segundo.

Fórmula de la constante de Planck

La fórmula elaborada por Max Planck es: E=h·f, en la cual:

• E= energía de la frecuencia;
• h= constante de Planck;
• f= frecuencia de la onda.

Más adelante, el físico le da el nombre de “quantum” a dichas cantidades.

Importancia

La constante de Planck introduce la discontinuidad en la descripción de los fenómenos elementales, lo cual constituye la base de la física cuántica.

Es así como la importancia del descubrimiento de Planck no consiste en una operación formal o en su habilidad matemática. En realidad, la transcendencia de su propuesta reside sobretodo en la interpretación revolucionaria del sentido físico de la constante h. Desde el principio, Planck le atribuyó a la constante el nombre de “cuanto elemental de acción” debido a que ésta posee las dimensiones de una acción (energía multiplicada por un tiempo) y a que la misma interviene únicamente por múltiples enteros. Así, Planck introdujo la idea de una composición granular cuando todos los físicos pensaban que la continuidad reinaba.

Para concluir, se puede apreciar que gracias a la fórmula de Planck se puede medir la energía de una radiación, no solamente en una unidad de energía, sino también en unidades de longitud y de frecuencia. Asimismo, al utilizar la ley del cuerpo negro, se puede determinar la temperatura de un objeto cuya emisión está centrada en cierta frecuencia.