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Derivaciones confusas de la Ley de Planck en diferentes libros

Estaba estudiando la derivación de Ley de Planck . Pero encontré textos confusos en diferentes libros.

En el libro " Física cuántica de los átomos " de Eisberg y Resnick, se afirma que Planck consideró que la radiación de la cavidad estaba compuesta por ondas electromagnéticas estacionarias y, a continuación, calculó la densidad numérica de esas ondas estacionarias. A continuación, halló la energía total media de todas esas ondas estacionarias multiplicando las posibles energías discretas por los pesos, utilizando la distribución de probabilidad de Boltzmann $P(\epsilon)=\frac{\exp(-\frac{\epsilon}{kT})}{kT}$ y calcular la suma para obtener la distribución de Planck del cuerpo negro. Se escribe a continuación.
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En el libro " Tratado sobre el calor " de Saha y Srivastava y también en los apuntes de clase de mi profesor, se afirma que Planck consideró que la radiación de la cavidad estaba compuesta por osciladores hertzianos armónicos simples y luego calculó la densidad numérica de esos osciladores. Luego encontró la energía total media de todas esas ondas estacionarias multiplicando las posibles energías discretas por los pesos, utilizando la distribución de probabilidad de Maxwell $P(\epsilon)=\exp(-\frac{\epsilon}{kT})$ y calculando la misma suma para obtener la distribución del cuerpo negro de Planck. $$N=\sum_{i=1}^\infty N_i$$ $$\bar E=\frac{1}{N}(N_1\cdot\epsilon+N_2\cdot2\epsilon+\ldots)=\frac{\epsilon}{N}\sum_{r=1}^\infty rN_r$$ $$N_r=N_1\exp(-\frac{\epsilon}{kT})$$ En el libro de Kenneth Krane sobre Física Moderna, se afirma que la radiación está compuesta por resonadores y que Planck utilizó la distribución de probabilidades de Maxwell-Boltzmann $P(\epsilon)=\frac{N\exp(-\frac{\epsilon}{kT})}{kT}$ para sus cálculos correspondientes.


PREGUNTA:

Sin embargo, todas ellas dan correctamente el mismo resultado. Entonces, ¿cuál es la hipótesis correcta sobre la forma de la radiación en la cavidad? ¿Cuál utilizó Planck? ¿Y qué distribución de probabilidad utilizó? ¿Alguno de los libros es incorrecto?

Espero ansiosamente una respuesta. Gracias.

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Kevin Zhou Puntos 1670

Todas sus fuentes son correctas.

  • La distribución de Boltzmann establece que la probabilidad de que un estado esté ocupado es proporcional a $e^{-E/kT}$ .
  • Para obtener la probabilidad de que un rango de energías esté ocupado, tenemos que integrar esto, dando la distribución de Maxwell-Boltzmann $e^{-E/kT}/kT$ .
  • Algunas fuentes dan nombres diferentes a estas dos distribuciones, pero no hay diferencia.
  • Hay varios prefactores que puedes añadir, pero no marcan la diferencia.

En cuanto al lenguaje sobre lo que calculan, todos son lo mismo. Modos individuales del campo electromagnético son ondas estacionarias, y son osciladores armónicos también.

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