Física

Radiación de un cuerpo negro.


Cuerpo negro Es un cuerpo ideal que absorbe toda la radiación térmica incidente. Por lo tanto, es un absorbente perfecto ya que su poder de absorción es igual a 1.

Aunque es una idealización, hay varias formas de obtener cuerpos con un comportamiento similar al de un cuerpo negro. Por ejemplo, podemos recubrir cualquier cuerpo con una capa irregular de pigmentos negros.

Dado que la emisividad y la absorbancia son iguales, de acuerdo con la ley de Kirchhoff, un cuerpo negro también tendrá una emisividad igual a 1. Por lo tanto, además de un absorbedor ideal, un cuerpo negro también es un emisor ideal.

La ley de Stefan-Boltzmann para un cuerpo negro se convierte en:

Cualquier cuerpo negro a la misma temperatura emite radiación térmica de la misma intensidad total. Cada radiación de una longitud de onda dada a la misma temperatura también es emitida a la misma intensidad por todos los cuerpos negros, independientemente del material del que estén hechos.

El estudio de los cuerpos negros es de gran importancia para la física, ya que la radiación térmica que emiten tiene un comportamiento universal. El análisis del espectro de emisión de estos cuerpos fue clave para el desarrollo de las teorías de cuantificación de energía.

El siguiente gráfico muestra la intensidad de la radiación emitida por un cuerpo negro en función de la longitud de onda a una temperatura dada.

Mirando el cuadro anterior, es importante tener en cuenta que:

  • La radiación térmica emitida se compone de numerosas radiaciones, distribuidas en un rango continuo de longitudes de onda;
  • Hay una radiación de cierta longitud de onda que se emite a la máxima intensidad.
  • Ley de desplazamiento de Viena

    En el gráfico a continuación, podemos observar el comportamiento de la radiación emitida por un cuerpo negro a dos temperaturas diferentes.

    Sobre temperatura T1 para T2, es importante tener en cuenta que:

    • la intensidad de cada radiación emitida de una longitud de onda dada aumenta, así como la intensidad total de la radiación emitida y la potencia radiada total;
    • el punto máximo de la curva cambia a medida que disminuye la longitud de onda para la cual la intensidad es máxima.

    En 1893, Wilhelm Wien demostró que el punto máximo de la curva I x λ cambia según la expresión a continuación, llamada Ley de desplazamiento de Viena:

    Donde b es el Constante de dispersión de Viena, cuyo valor es b = 2,898x10-3 m.K