RADIACION DEL CUERPO NEGRO , LEY DEL DESPLAZAMIENTO DE WIEN -FÍSICA MODERNA

RADIACIÓN DE UN CUERPO NEGRO Consideremos una cavidad cuyas paredes están a una cierta temperatura. Los átomos que componen las paredes están emitiendo radiación electromagnética y al mismo tiempo absorben la radiación emitida por otros átomos de las paredes. El campo de la radiación electromagnética ocupa toda la cavidad. • Cuando la radiación encerrada dentro de la cavidad alcanza el equilibrio con los átomos de las paredes, la cantidad de energía que emiten los átomos por unidad de tiempo es igual a la que absorben. • En consecuencia, cuando la radiación dentro de la cavidad está en equilibrio con las paredes, la densidad de energía del campo electromagnético es constante. Los experimentos han demostrado que en el equilibrio, la radiación electromagnética encerrada tiene una distribución de energía bien definida; es decir: a cada frecuencia corresponde una densidad de energía que depende solamente de la temperatura de las paredes y es independiente de su material. Todos los objetos emiten ondas electromagnéticas: un carro, una casa, un libro, la Tierra, continuamente están emitiendo ondas electromagnéticas. Para entender por qué emiten radiación los objetos ponga mucha atención a las siguientes consideraciones: Los objetos están hechos de átomos. • Un átomo puede emitir radiación (como la luz) cuando uno de sus electrones pierde energía y así pasa a un orbital de menor energía. • Un átomo puede absorber radiación cuando uno de sus electrones gana energía y así pasa a un orbital de mayor energía. • El movimiento de los átomos en un objeto produce choques o vibraciones que estimulan la emisión y absorción de radiación. • Un aumento en la temperatura de un objeto representa un aumento de la energía cinética de movimiento de sus átomos. • En la naturaleza ningún objeto puede tener temperatura absoluta igual a cero. Ley de desplazamiento de Wien La ley de desplazamiento de Wien es una ley de la física. Especifica que hay una relación inversa entre la longitud de onda en la que se produce el pico de emisión de un cuerpo negro y su temperatura. Las consecuencias de la ley de Wien es que cuanta mayor sea la temperatura de un cuerpo negro menor es la longitud de onda en la cual emite. Por ejemplo, la temperatura de la fotosfera solar es de 5780 K y el pico de emisión se produce a 475 nm = 4,75 · 10exp-7 m. Como 1 angstrom 1 Å= 10exp-10 m = 10-4 micras resulta que el máximo ocurre a 4750 Å. Como el rango visible se extiende desde 4000 Å hasta 7400 Å, esta longitud de onda cae dentro del espectro visible siendo un tono de verde.