Modelo Atómico de Rutherford y la Teoría del Cuerpo Negro de Planck

El Modelo Atómico de Rutherford

El modelo de Rutherford surgió a raíz del experimento del bombardeo de una lámina de oro con partículas alfa. Según el comportamiento que experimentaban estos rayos en sus trayectorias al incidir sobre la lámina, se obtuvieron las siguientes conclusiones:

• La mayor parte de las partículas alfa atravesaban la lámina sin sufrir ninguna desviación.
• Algunas se desviaban ligeramente.
• Una de cada 20.000 se desviaba mucho y otras 20.000 no atravesaban la lámina.

Rutherford explicó estos hechos basándose en su modelo del átomo nuclear:

• El átomo está formado por dos regiones: una corteza y un núcleo.
• En la corteza del átomo se encuentran los electrones girando a gran velocidad alrededor del núcleo.
• El núcleo es una región pequeña que se encuentra en el centro del átomo y posee la carga positiva.
• El núcleo posee la práctica totalidad de la masa del átomo.

Limitaciones del modelo nuclear

El modelo presentaba dos problemas fundamentales:

1. Integridad del núcleo: Explicar la estabilidad de un núcleo formado solamente por partículas positivas que, al ser del mismo signo, se repelían. Para resolver este problema, Rutherford predijo la existencia de una partícula sin carga y con una masa similar a la de los protones que compensaría esas repulsiones.
2. Estabilidad electrónica: Según las leyes del electromagnetismo, cuando una partícula cargada (como el electrón) se mueve con movimiento acelerado, emite radiación electromagnética de forma continua. El movimiento circular del electrón alrededor del núcleo es un movimiento con aceleración centrípeta. Rutherford no logró resolver este problema.

Radiación del Cuerpo Negro

El estudio experimental del cuerpo negro se refiere a la radiación electromagnética emitida por un cuerpo cuyo interior se encuentra a muy alta temperatura. La característica más importante de esta radiación es que está formada por ondas de diferentes longitudes y con distintas energías asociadas.

La Hipótesis de Max Planck

Max Planck propuso que la energía emitida por estos cuerpos estaba relacionada con la energía de los átomos que los constituían. Estos se comportaban como osciladores, donde cada átomo oscilaba con una frecuencia determinada y la energía emitida era proporcional a dicha frecuencia.

La hipótesis de Planck expresa que, para una radiación de frecuencia f, la energía correspondiente será un múltiplo de ella:

E = h · f

Donde h es la constante de Planck, cuyo valor es h = 6,626 · 10⁻³⁴ J·s.