Radiación de cuerpo negroModelos clásicos

Daniel Mateo Aguirre B.-G2E03-

26/05/2015

Radiación de cuerpo negro

Lista de observables:

• Temperatura• Volumen• Forma• Color• Intensidad luminosa

• A una temperatura termodinámica por encima de cero , un cuerpo emite radiación en todas las direcciones en un amplio rango de longitudes de onda.

• La cantidad de energía de radiación emitida desde una superficie, a una longitud de onda dada, depende del material del cuerpo y de la condición de su superficie.

• Por lo tanto , cuerpos diferentes pueden emitir cantidades diferentes de radiación , incluso si se encuentran a la misma temperatura.

Radiación térmica

Qué es un cuerpo negro

Un cuerpo negro es un cuerpo idealizado que se define como un emisor y un absorbedor perfecto de la radiación. A una temperatura y a una longitud de onda específica , ninguna superficie puede emitir más energía que un cuerpo negro.

En 1978 Joseph Stefan determinó la energía emitida por un cuerpo negro por unidad de tiempo y por unidad de área y la expresó como :

En donde =5,670*10^-7 W/(m^2*K^4). Esta teoría fue verificada por Ludwig Boltzmann en 1884. Eb se conoce como el poder de emisión de cuerpo negro

Ley de Stefan Boltzmann

Características

Un cuerpo negro se asemeja a una gran cavidad con una pequeña abertura. La radiación que entre a través de la apertura de área A pasa por múltiples reflexiones y de este modo, tendrá varias posibilidades de ser absorbida por las superficies interiores. También si es isotérmica , la radiación emitida será reflejada hasta que salga toda por la apertura

Ley de desplazamiento de Wien

En 1894 Willy Wien desarrolló la variación del poder de emisión espectral de cuerpo negro con la longitud de onda para temperaturas seleccionadas. De esta figura se observa :1. La radicación es una función continua de la

longitud de onda2. A cualquier longitud de onda la radiación emitida

se incrementa al aumentar la Temperatura3. Conforme aumenta la temperatura las curvas se

desplazan a la izquierda

Ley de desplazamiento de Wien

𝑅𝑇 (𝑣 )=2h𝑣3

𝑐2𝑒− h𝑣𝑘𝑇

Ley de Rayleigh-JeansPara deducir el comportamiento de la radiación del cuerpo negro Rayleigh y Jeans partieron de :

1. La física debe poder describir la distribución espectral emitida por un cuerpo negro.

2. El cuerpo negro y la radiación que emiten deben estar en equilibrio térmico.3. Al calentar un cuerpo negro los electrones oscilan alrededor de su posición de

equilibrio emitiendo radiación electromagnética

Ley de Rayleigh-Jeans

Ley de Planck

Planck acepta el concepto de osciladores de Rayleigh –Jeans pero rechaza el principio de equipartición, para el:

1. La energía de un oscilador debe ser siempre un múltiplo de una mínima cantidad de energía.

2. Para osciladores de diferentes frecuencias E0 debe ser proporcional a la frecuencia de radiación.

Ley de Planck

Bibliografía

[1] YUNUS A. CENGEL, Transferencia de calo y masa

[2] CASTILLO. Fundamentos de fisica moderna

[3] Notas de clase Fundamentos fisica moderna

[4] sitio web : www.neofronteras.com