Radiacion electromagnetica

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Radiación electromagnética. La radiación de equilibrio:
Cuando un cuerpo emite radiación electromagnética, tanto su carácter como intensidad o composición espectral (dependencia de la frecuencia) depende en general de su temperatura absoluta T y de la naturaleza del propio cuerpo emisor.

Sin embargo, hay un caso en el que la composición espectral de la radiación, esto es, la forma en quedepende de la frecuencia, no está relacionada con las características del cuerpo emisor, sino solamente de la temperatura absoluta T a la cual se encuentra éste. Es el caso de la llamada radiación de equilibrio.

La radiación de equilibrio corresponde al caso en el que el cuerpo emite la misma cantidad de radiación que absorbe. Veamos el ejemplo de la cavidad cerrada.
Ejemplo:
Sea una cavidadperfectamente cerrada con paredes impermeables al calor y que se mantiene en su interior a una determinada temperatura T. Las paredes interiores de la cavidad emitirán y absorberán ondas electromagnéticas, consiguiéndose al pasar un cierto tiempo un estado de equilibrio estadístico, apareciendo en el interior de la cavidad un sistema de ondas electromagnéticas estacionarias que se mantendráindefinidamente en un cierto rango de frecuencias. La densidad de energía espectral r del campo electromagnético en un intervalo de frecuencias n dado dependerá, pues, de la frecuencia y de la temperatura absoluta.

Veamos que esta densidad de energía es independiente de la naturaleza del cuerpo emisor: consideramos dos cavidades construidas con materiales de naturaleza distinta, que adquieren lamisma temperatura T. Si suponemos que la densidad de energía espectral depende de la naturaleza del cuerpo emisor, será diferente en una y otra cavidad, con lo cual, comunicando ambas cavidades romperíamos el equilibrio, pasando radiación hacia la cavidad en donde la densidad espectral de energía sea menor. Esto nos indicaría que la densidad de radiación de dicha cavidad aumentaría, sus paredesabsorberían mayor cantidad de energía y su temperatura, por consiguiente, aumentaría, estableciéndose una diferencia de temperatura entre ambas cavidades que podrá ser utilizada para desarrollar un trabajo termodinámico, violando el segundo principio de la termodinámica.

Así pues, vemos que la densidad de energía espectral es una función que depende únicamente de la temperatura T y de lafrecuencia n. Es una función universal, por tanto, de estas dos variables.
El Teorema de Kirchoff:

Todo cuerpo absorbe una parte, una fracción, de la cantidad de radiación que incide sobre él, y, asimismo, emite solo una fracción de la cantidad de radiación que contiene.

El Teorema de Kirchoff afirma que el cociente de dividir la fracción de energía emitida y la fracción de energía absorbida porun cuerpo es una función universal de la temperatura absoluta T y de la frecuencia n de la radiación.

Si es la fracción de energía que emite por cm2 y unidad de tiempo en un rango de frecuencias dado, y es la fracción de energía que absorbe por cm2 y unidad de tiempo en dicho rango de frecuencias, el Teorema de Kirchoff puede expresarse por:

donde es una función universal de la frecuenciade la radiación y de la temperatura absoluta del cuerpo, que se denomina Función de Distribución de la Radiación, y que viene relacionada con la densidad de energía electromagnética en la radiación de equilibrio por la relación lineal:

por tanto, el teorema puede expresarse también, en función de la densidad de energía electromagnética en la radiación de equilibrio por

Así, pues, y ,magnitudes que dependen de la naturaleza del cuerpo, están relacionadas de modo que su cociente es una función universal dependiente solo de la temperatura absoluta y de la frecuencia de la radiación. A se le acostumbra a denominar capacidad emisora del cuerpo, y a se le llama capacidad absorbente del cuerpo.
Si logramos determinar la capacidad absorbente de un determinado cuerpo, mediante el...
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