Fundamentos de Física Moderna

Radiación del Cuerpo Negro-modelos clásicos-

Pedro Arturo Estupiñan Gómez19/06/2015

Cuerpo negro

Un cuerpo negro es un objeto que absorbe toda la luz y la energía radiante que incide sobre él.

Todo lo que es absorbido vuelve a ser emitido y la radiación rebota de manera efectiva por las paredes.

Constituye un sistema físico ideal, ya que absorbe todas en todas las frecuencias por igual.

Radiación del cuerpo negro

Todo cuerpo, por estar a una temperatura emite energía electromagnética, a lo que se le llama radiación térmica.

La radiación del cuerpo negro es la continua emisión de energía radiante desde un sistema, ésta es transportada por ondas electromagnéticas que viajan en el vacío a la velocidad de .

El sistema se encuentra en equilibrio termodinámico, por lo tanto tendrá una temperatura característica.

Radiación del cuerpo negro

Toda la energía incidente desde el exterior es absorbida y toda la energía incidente desde el interior es emitida.

Gráfico de distintas curvas que representan la radiación de cuerpo negro para sistemas a diferentes temperaturas.

Josef Stefan(1835 - 1893) Nacido en St. Peter – Austria. Físico y matemático.

Ludwig Boltzmann (1844-1906) Nacido en Viena – Austria. Físico y estadístico.

Ley de Stefan-Boltzmann

Esta ley fue deducida en 1879 y derivada en 1884.

Ley de Stefan-Boltzmann

La energía que emite un cuerpo negro es proporcional a la cuarta potencia de su temperatura absoluta T(k).

donde representa la constante de Stefan-Boltzmann.

.10

012

515

017

520

022

525

027

530

032

535

037

540

042

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047

550

052

555

057

560

00.00

1000.00

2000.00

3000.00

4000.00

5000.00

6000.00

7000.00

8000.00

Ley de Boltzmann

Temperatura absoluta T(K)

Energ

ía (

W/m

²)

Ley del desplazamiento de Wien

Formulada en 1893. Wilhelm Wien (1864-1928)

Nacido en Fischhausen – Alemania

Físico, Premio Nobel de Física

Ley del desplazamiento de Wien

Establece que existe una relación inversa entre la longitud de onda en la que se produce el pico de emisión de un cuerpo negro y su temperatura.

Donde T(K) es la temperatura del cuerpo negro y (m) la longitud de onda del pico de emisión. 10

012

515

017

520

022

525

027

530

032

535

037

540

042

545

047

550

052

555

057

560

00

0.000005

0.00001

0.000015

0.00002

0.000025

0.00003

0.000035

Ley del desplazamiento de Wien

Temperatura

λm

ax

Ley de Rayleight-Jeans

John Strutt, tercer barón Rayleight (1842 – 1919) Nacido en Langford Grove –

Reino Unido Físico, Premio Nobel de física

James Hopwood Jeans Nacido en Lancashire –

Inglaterra Físico, astrónomo y

matemático.

Ley de Rayleight-Jeans

Esta ley intenta describir la radiación espectral de la radiación electromagnética de todas las longitudes de onda de un cuerpo negro a una temperatura dada.

donde c es la velocidad de la luz, k es la constate de Boltzmann y T es la temperatura absoluta, en términos de frecuencia v:

http://cuentos-cuanticos.com/2012/05/04/cuerpo-negro/ http://

www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/cuantica/negro/radiacion/radiacion.htm

http://www.iar.unlp.edu.ar/divulgacion/art-difu-21.htm http://datateca.unad.edu.co/contenidos/299003/contenidoexe/C

ontenido_exe/Modulo_Fisica_Moderna/frmula_de_rayleighjeans_y_la__catstrofe_ultravioleta.html

Referencias