Otra forma de determinar la constante de Planck mediante la radiación de un cuerpo negro en laboratorios de enseñanza

M. NAPAL; A. MALDONADO; S.B. RAMOS; F. PEREZ QUINTIÁN

Merlo, San Luis

Congreso; 100° Reunión Nacional de Física de la Asociación Física Argentina; 2015

Universidad Nacional de San Luis

Existen diversos métodos para medir la constante de Planck a nivel deestudiantes universitarios de Ciencias e Ingenierías basados en el fenómeno deradiación del cuerpo negro. Crandall y Delord [1] en el año 1983, consideran la emisión de unfilamento caliente de tungsteno como aproximación a la de un cuerpo negro. Laintensidad de radiación electromagnética irradiada es detectada a través de un fotoresistorexpuesto a esta radiación. Los valores de h que pueden obtenersemediante este método presentan una desviación considerable del orden del 25%.Ciertas desventajas a nivel pedagógico acerca de esta implementación son: elconsiderar al filamento como un cuerpo negro ideal y que toda la potenciaeléctrica entregada se transforme en radiación, la dificultad que se presentapara medir el área del filamento y la de seleccionar radiación con frecuenciadefinida utilizando filtros convencionales que en general no filtran laradiación infrarroja.  No obstante ellosus bondades pedagógicas son: que el estudiante se involucra con elfuncionamiento de un filamento (el material que lo constituye, diferentesgeometrías que presentan los filamentos comerciales), con la medición de suárea a través de experimentos ópticos, y asimismo determinar la frecuencia detransmisión del filtro a través de mediciones de difracción por redes.  Posteriormente Dryzek y Ruebenbauer [2],realizan ciertas consideraciones específicas sobre esta forma de implementar elexperimento, logrando mejorar la precisión del resultado. Proponen utilizarfotoceldas en vez de fotoresistores para frenar mejor la radiación infrarrojaque domina el espectro de un cuerpo negro, y utilizar bulbos de bajo voltaje(luces de automóviles) trabajando con fuentes de voltaje continuo que reducenfluctuaciones. El procedimiento seguido por estos autores requiere determinarla temperatura del filamento, la cual puede medirse calibrando la variación dela resistencia con la temperatura mediante un pirómetro óptico (del cual nosiempre se dispone en los laboratorios típicos), o bien como proponen en laref. [3] a través de considerar una relación empírica para la dependencia de laresistencia del filamento con su temperatura. En este trabajo proponemos un arreglo experimental que además desortear algunas de las desventajas anteriores, introduce algunas bondadespedagógicas y permite lograr resultados más precisos. Proponemos directamenteutilizar un horno eléctrico como fuente de radiación de cuerpo negro, evitandoasí las consideraciones accesorias que es necesario hacer acerca del filamento.Esta propuesta se encuentra más cercana a la forma en que fue realizadooriginalmente el experimento, y se asemeja a la forma en la cual se introducela enseñanza del tema a través de la idea de ?cavidad radiante?. Otro cambioimportante es el uso de un filtro IR fotográfico común, el cual combinado conel sensor de luz, permite seleccionar un rango acotado de longitudes de onda Dl. Introduciendo estos cambios esposible arribar a valores de h más precisos y desarrollar unaformulación más clara a nivel conceptual y pedagógico de la experiencia.[1] R.E. Crandall, F.Delord, Am. J. Phys. 51 (1983) 90.                                                    [2] J. Dryzek, K.Ruebenbauer, Am. J. Phys. 60 (1992) 25160 (1992) 251.               [3] G. Brizuela, A.Juan, Am. J. Phys. 64 (1996) 819.  CallSend SMSCall from mobileAdd to SkypeYou´ll need Skype CreditFree via Skype