Cuerpo Negro

Cuerpo Negro Un cuerpo negro es un objeto ideal que absorbe toda la luz y toda la energa radiante(energa que poseen las ondas electromagnticas1 como la luz visible, las ondas de radio, los rayos ultravioletas (UV), los rayos infrarrojos (IR), etc..) que incide sobre l,Nada de la radiacin incidente se refleja o pasa a travs del cuerpo negro. A pesar de su nombre, el cuerpo negro emite luz y constituye un sistema fsico idealizado para el estudio de la emisin de radiacin electromagntica.(es un tipo de campo electromagntico variable.La radiacin electromagntica puede manifestarse de diversas maneras como calor radiado, luz visible, rayos X o rayos gamma) El nombre Cuerpo negro fue introducido por Gustav Kirchhoff en 1862. La luz emitida por un cuerpo negro se denomina radiacin de cuerpo negro.Sobre la superficie de un cuerpo incide constantemente energa radiante,

La superficie de un cuerpo negro es un caso lmite, en el que toda la energa incidente desde el exterior es absorbida, y toda la energa incidente desde el interior es emitida. No existe en la naturaleza un cuerpo negro.

Sin embargo, un cuerpo negro se puede sustituir con gran aproximacin por una cavidad con una pequea abertura. La energa radiante incidente a travs de la abertura, es absorbida por las paredes en mltiples reflexiones y solamente una mnima proporcin escapa (se refleja) a travs de la abertura. Podemos por tanto decir, que toda la energa incidente es absorbida.

Max Planck (1858 - 1947) Max Karl Ernest Ludwig Planck (Kiel, Alemania, 23 de abril de 1858 Gotinga, Alemania, 4 de octubre de 1947) fue un fsico alemn considerado como el fundador de la teora cuntica y galardonado con el Premio Nobel de Fsica en 1918.En 1900, descubri una constante fundamental, la denominada constante de Planck, usada para calcular la energa de un fotn. Esto significa que la radiacin no puede ser emitida ni absorbida de forma continua, sino solo en determinados momentos y pequeas cantidades denominadas cuantos o fotones. La energa de un cuanto o fotn depende de la frecuencia de la radiacin:donde h es la constante de Planck y su valor es 6,626 por 10 elevado a -34 julios por segundo o tambin 4,13 por 10 elevado a -15 electronvoltios por segundo.Fenmeno de la Radiacion de cuerpo negroTodo cuerpo emite energa en forma de ondas electromagnticas, siendo esta radiacin, que se emite incluso en el vaco, tanto ms intensa cuando ms elevada es la temperatura del emisor. La energa radiante emitida por un cuerpo a temperatura ambiente es escasa y corresponde a longitudes de onda superiores a las de la luz visible (es decir, de menor frecuencia). Al elevar la temperatura no slo aumenta la energa emitida sino que lo hace a longitudes de onda ms cortas; a esto se debe el cambio de color de un cuerpo cuando se calienta. Los cuerpos no emiten con igual intensidad a todas las frecuencias o longitudes de onda, sino que siguen la ley de Planck.La ley de desplazamiento de WienLa ley de desplazamiento de Wien es una ley de la fsica. Especifica que hay una relacin inversa entre la longitud de onda en la que se produce el pico de emisin de un cuerpo negro y su temperatura. donde es la temperatura del cuerpo negro en Kelvin (K) y es la longitud de onda del pico de emisin en metros.

Las consecuencias de la ley de Wien es que cuanta mayor sea la temperatura de un cuerpo negro menor es la longitud de onda en la cual emite .Los objetos con una mayor temperatura emiten la mayora de su radiacin en longitudes de onda ms cortas; por lo tanto parecern ser ms azules . Los objetos con menor temperatura emiten la mayora de su radiacin en longitudes de onda ms largas; por lo tanto parecern ser ms rojos . la constante de Wien es: 2897,6m * K

Ley de Stefan-Boltzmann

establece que un cuerpo negro emite radiacin trmica con una potencia emisiva hemisfrica total (W/m) 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:

Ley de Rayleigh-JeansEn fsica, la Ley de Rayleigh-Jeans intenta describir la radiacin espectral de la radiacin electromagntica de todas las longitud de onda de un cuerpo negro a una temperatura dada. Para la longitud de onda , es;

. La ley es derivada de argumentos de la fsica clsica. Lord una constante de proporcionalidad, fue presentada por Rayleigh y Sir James Jeans en 1905. sta agregaba unas medidas experimentales para longitudes de onda. Sin embargo, sta predeca una produccin de energa que tenda al infinito ya que la longitud de onda se haca cada vez ms pequea. Esta idea no se soportaba por los experimentos y la falla se conoci como la catstrofe ultravioleta.

La catstrofe ultravioleta o La catstrofe Rayleigh -JeansLa catstrofe ultravioleta, es un fallo de la teora clsica del electromagnetismo al explicar la emisin electromagntica de un cuerpo en equilibrio trmico con el ambiente.De acuerdo con las predicciones del electromagnetismo clsico, un cuerpo negro ideal en equilibrio trmico deba emitir energa en todos los rangos de frecuencia; de manera que a mayor frecuencia, mayor energa.As lo mostraron Rayleigh y Jeans, por quienes la catstrofe de ultravioleta tambin se conoce como catstrofe de Rayleigh-Jeans. De acuerdo con la ley que ellos enunciaron, la densidad de energa emitida para cada frecuencia deba ser proporcional al cuadrado de la ltima, lo que implica que las emisiones a altas frecuencias (en el ultravioleta) deben portar enormes cantidades de energa. Tanto es as, que al calcular la cantidad total de energa radiada (es decir, la suma de las emisiones en todos los rangos de frecuencia), se aprecia que sta es infinita, hecho que pone en riesgo los postulados de conservacin de la energa.

Ley Max Planck