2.2. Catástrofe ultravioleta

¿Cómo se podía explicar la gráfica del apartado anterior con la física conocida hasta entonces? La interpretación teórica de esta gráfica se convirtió en uno de los objetivos de los físicos de finales del siglo XIX. Lord Rayleigh y Sir James Jeans se pusieron manos a la obra y, utilizando los resultados de la física clásica, obtuvieron una expresión conocida como la ley de Rayleigh-Jeans.

Esta ley establece que un cuerpo negro emite radiación térmica con una potencia (W/m2) que es inversamente proporcional a la cuarta potencia de la longitud de onda λ(m), para una cierta temperatura T(K). Matemáticamente:

 

Ley de Raileigh-Jeans

El parámetro "k" es la constante de Boltzmann (1.38 x 10-23 J/K).

De la fórmula anterior sólo nos interesa observar que la potencia depende inversamente de la cuarta potencia de la longitud de onda, lo cual es un desastre porque no se ajusta a la gráfica experimental. Más concretamente, esta ley falla estrepitosamente para longitudes de ondas cortas, a partir de la correspondiente al ultravioleta. Este fallo de la ley se conoce con el nombre de catástrofe ultravioleta. La gráfica siguiente muestra la discrepancia entre los resultados experimentales a 5000 K (azul) y los que predice la ley de Raileigh-Jeans (negro).

Catástrofe ultravioleta
Imagen en Wikimedia Commons de DrphysicsDominio público

Los intentos por arreglar este desaguisado continuaron, Wien intentó encontrar un resultado mejor que valiera para longitudes de onda bajas, y encontró que al subir en longitudes de onda otra vez se producía una catástrofe y se encontraba una emisión infinita de energía de nuevo.  A esta se la llamó Catástrofe Infrarroja