Catastrofa Rayleigh Jeans

La inceputul secolului al XX-lea, a aparut un paradox foarte acut, generat de aplicarea legilor fizicii statistice la un obiect neobisnuit – la undele electromagnetice stationare, care ar putea sa apara intr-o cutie ai carei pereti reflecta undele. Conform acestor legi, fiecare oscilatie independenta, aflata in echilibru din cauza nenumaratelor absorbtii si radiatii din pereti, trebuie sa ajunga la energia kT, unde T este temperatura absoluta a peretilor, iar k este un numar care se numeste “constanta lui Boltzmann”.

Dar numarul de unde electromagnetice stationare din cutie este infinit. Intr-adevar, undele stationare pot lua nastere in cutie, daca dimensiunile ei permit intrarea unui numar intreg de semiunde. Cu cat este mai mica lungimea de unda, cu atat sunt mai multe directii dupa care aceasta conditie este indeplinita. Deci cu cat este mai scurta lungimea de unda, cu atat este mai mare numarul de oscilatii posibile. Prin urmare, campul electromagnetic trebuie sa preia toata energia termica a peretilor, oricata caldura am transporta pe acestia. Daca fiecare oscilatie ar avea intr-adevar energia kT, atunci, facand un orificiu in cutie, am obtinut o sursa formidabil de stralucitoare. Acest paradox a capatat o denumire dramatica si anume “catastrofa Rayleigh-Jeans”, desi in realitate nu are loc nici o catastrofa.

Insa Max Planck a reusit sa rezolve acest paradox. El a considerat ca in conformitate cu legile fizicii statistice, intensitatea unei astfel de oscilatii scade o data cu cresterea frecventei, dupa o lege exponentiala, astfel incat oscilatiile de frecventa inalta au o contributie mica la energia termica si paradoxul se rezolva.