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FUNDAMENTOS DE FÍSICA MODERNA
RADIACIÓN DEL CUERPO NEGRO- MODELOS CLÁSICOS -
John Sebastian Panche Estupiñán- G2E24John -
Junio/2015
EL CUERPO NEGRO
Un cuerpo negro es un objeto teórico o ideal que absorbe toda la luz y toda la energía radiante que incide sobre él. Nada de la radiación incidente se refleja o pasa a través del cuerpo negro. A pesar de su nombre, el cuerpo negro emite luz y constituye un sistema físico idealizado para el estudio de la emisión de radiación electromagnética. La luz emitida por un cuerpo negro se denomina radiación de cuerpo negro.
LEY DE STEFAN-BOLTZMANN
La ley de Stefan-Boltzmann establece que un cuerpo negro emite radiación térmica con una potencia emisiva hemisférica total (W/m²) proporcional a la cuarta potencia de su temperatura:
Donde Te es la temperatura efectiva, es decir, la temperatura absoluta de la superficie y sigma es la constante de Stefan-Boltzmann:
Esta potencia emisiva de un cuerpo negro (o radiador ideal) supone un límite superior para la potencia emitida por los cuerpos reales.
LEY DE STEFAN-BOLTZMANN
LEY DE DESPLAZAMIENTO DE WIEN
La ley de desplazamiento de Wien es una ley de la física que establece 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. Matemáticamente, la ley es:
donde T es la temperatura del cuerpo negro en Kelvin (K) y lambda es la longitud de onda del pico de emisión en metros. La constante c de Wien está dada en Kelvin x metro.
LEY DE DESPLAZAMIENTO DE WIEN
LEY DE RAYLEIGH-JEANS
Antes de Planck, la Ley de Rayleigh-Jeans modelizaba el comportamiento del cuerpo negro utilizando el modelo clásico. De esta forma, el modelo que define la radiación del cuerpo negro a una longitud de onda concreta:
donde c es la velocidad de la luz, k es la constante de Boltzmann y T es la temperatura absoluta. Esta ley predice una producción de energía infinita a longitudes de onda muy pequeñas. Esta situación que no se corrobora experimentalmente es conocida como la catástrofe ultravioleta.
LEY DE RAYLEIGH-JEANS