Definicion De Límite

Cuerpo Negro Y Ley de Planck

Cuerpo Negro

La primera aparición del nuevo mundo cuántico se inicia en el tránsito de los siglos XIX y XX con el estudio de la emisión de radiación de cuerpos calientes. Así, la primera evidencia de la naturaleza cuántica de la radiación vino del estudio de la radiación térmica emitida por cuerpos opacos (aquellos que no son transparentes). Cuando la radiaciónlumínica incide sobre un cuerpo opaco, parte es reflejada, y el resto es absorbida. Los cuerpos que aparecen coloreados a la luz reflejan la mayoría de la radiación que incide sobre ellos, mientras que los cuerpos oscuros absorben la mayoría de ella. La radiación absorbida por un cuerpo incrementa la energía cinética de los átomos que constituyen el cuerpo, los cuales oscilan sobre sus posicionesde equilibrio. Dado que la energía de traslación promedio de los átomos determina la temperatura del cuerpo, la energía absorbida causa que la temperatura se incremente. No obstante, los átomos contienen cargas (electrones) y estos son acelerados por las oscilaciones. Consecuentemente como requiere la teoría electromagnética clásica los átomos emiten radiación electromagnética, la cual reduce laenergía cinética de las oscilaciones y tiende a reducir la temperatura. Cuando la tasa de absorción iguala a la de emisión, la temperatura es constante y se dice que el cuerpo está en equilibrio térmico con su ambiente. Un buen absorbente de radiación es también un buen emisor, y a la inversa (Ley de Kirchhoff) esta es una de las razones por las que las paredes de los termos se construyenespejadas.

La radiación electromagnética emitida bajo estas circunstancias es llamada radiación térmica. La superficie de un cuerpo material mantenido a una temperatura elevada emite luz de todas las frecuencias o longitudes de onda. Por lo tanto la radiación térmica es la radiación electromagnética emitida por un cuerpo en virtud de su temperatura. Dicha radiación presenta una distribución espectral(la emisión según las distintas frecuencias o longitudes de onda), cuya forma concreta depende de la temperatura establecida. Cuando el cuerpo es calentado, la cantidad de radiación térmica emitida se incrementa y la energía radiada se extiende a longitudes de onda cada vez más cortas, a una temperatura de aproximadamente 600-700 ºC, hay suficiente energía para ser emitida en el espectro visiblepor lo que el cuerpo empieza a resplandecer y aparece como un brillo rojo oscuro a temperaturas más altas (1200ºC) aparece como blanco azulado brillante, por encima de esa temperatura se emite ya radiación ultravioleta (UV) además de la visible e infrarroja.

Una superficie o cuerpo que absorbe toda la radiación que incide sobre ella se llama superficie de cuerpo negro ideal. Como este cuerpo norefleja nada, aparecerá negro a nuestros ojos. Un cuerpo negro también será un emisor ideal, y así la luz emitida por un cuerpo negro se llama radiación de cuerpo negro. Un cuerpo negro es por lo tanto una idealización, pues no existe ningún cuerpo real que cumpla las condiciones citadas. No obstante, en la naturaleza podemos encontrar cuerpos que se comportan aproximadamente como un cuerpo negro,un ejemplo de este tipo lo constituye un objeto que tiene una cavidad con paredes impermeables al calor lo más rugosas y ennegrecidas posibles que se comunica con el exterior con un pequeño orificio, es decir, un orificio que es pequeño comparado con las dimensiones finales de la cavidad. La radiación que, procedente del exterior, incida sobre dicho orificio penetrará en la cavidad, siendoabsorbida por las paredes de ésta tras sucesivas reflexiones internas, si el tamaño del agujero es mucho más pequeño que el área total de dichas paredes, la probabilidad de que esta radiación vuelva a salir al exterior puede considerarse despreciable. El orificio se comporta como un absorbente perfecto. De otra forma la radiación térmica emergente hacia el exterior procedente de dicho agujero será...