Explique (qualitativamente) como Rayleigh chegou a "Lei Clássica da Radiação".

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A "Lei Clássica da Radiação", frequentemente associada à Lei de Rayleigh-Jeans, foi desenvolvida no contexto da física clássica para descrever a distribuição espectral da radiação eletromagnética de um corpo negro em equilíbrio térmico. A abordagem de Rayleigh, e posteriormente a extensão por Jeans, é um marco na física teórica que antecedeu o desenvolvimento da teoria quântica. Aqui está uma explicação qualitativa de como Rayleigh chegou a essa lei:

1. **Corpo Negro**: Um corpo negro é um objeto idealizado que absorve toda a radiação incidente, sem refletir ou transmitir. Quando aquecido, ele emite radiação em um espectro contínuo dependente apenas de sua temperatura, não de sua composição material.

2. **Radiação Eletromagnética e Modos de Vibração**: Rayleigh começou considerando a radiação eletromagnética dentro de uma cavidade em equilíbrio térmico. Ele imaginou essa cavidade como um cubo e analisou os modos de vibração das ondas eletromagnéticas dentro dela. Esses modos são padrões específicos de ondas estacionárias que podem existir dentro da cavidade.

3. **Contagem de Modos**: Utilizando princípios de física clássica, Rayleigh contou o número de modos de vibração possíveis para ondas eletromagnéticas em uma certa faixa de frequências dentro da cavidade. Ele assumiu que cada modo poderia ser tratado como um oscilador harmônico clássico, que pode ter qualquer quantidade de energia.

4. **Equipartição de Energia**: A lei da equipartição de energia, um conceito da física clássica, afirma que, em equilíbrio térmico, cada grau de liberdade de um sistema tem, em média, a mesma quantidade de energia térmica, que é proporcional à temperatura do sistema. Rayleigh aplicou esse princípio aos modos de vibração, assumindo que cada modo tinha a mesma média de energia.

5. **Relação com a Temperatura**: Ao combinar a contagem de modos com a lei da equipartição de energia, Rayleigh derivou uma expressão para a densidade de energia da radiação dentro da cavidade em função da temperatura e da frequência. Esta expressão indicava que a densidade de energia aumentava proporcionalmente ao quadrado da frequência (uma previsão que ficou conhecida como "catástrofe ultravioleta" quando extrapolada para altas frequências).

6. **Lei de Rayleigh-Jeans**: A expressão final, conhecida como Lei de Rayleigh-Jeans, descreve bem o comportamento da radiação de corpo negro em baixas frequências, mas falha ao prever o espectro em altas frequências, onde prevê uma densidade de energia infinita, o que não é observado experimentalmente.

A abordagem de Rayleigh foi fundamental porque representou uma tentativa de compreender a radiação de corpo negro usando a física clássica. No entanto, as limitações da Lei de Rayleigh-Jeans em altas frequências levaram Max Planck a propor uma solução que introduziu a quantização da energia, marcando o nascimento da física quântica.

Explique (qualitativamente) como Rayleigh chegou a "Lei Clás...

Explique (qualitativamente) como Rayleigh chegou a "Lei Clássica da Radiação".

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