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Radiación del cuerpo negro

Descripción:

Un cuerpo absolutamente negro es un cuerpo que es capaz de absorber toda la energía radiante de cualquier composición espectral que caiga sobre su superficie. La distribución espectral de la energía en la radiación de un cuerpo absolutamente negro calentado a una determinada temperatura T se describe mediante la fórmula de Planck, que se puede dar en función de la frecuencia r(ν,T) o de la longitud de onda r(λ,T). Estas funciones se denominan emisividad de cuerpo negro o luminosidad espectral. Las funciones r(ν,T) o r(λ,T) se muestran en la ventana inferior derecha del modelo. Según la ley de desplazamiento de Wien, la longitud de onda λm, que representa la máxima energía de radiación de un cuerpo absolutamente negro, es inversamente proporcional a la temperatura absoluta T:

λm= b/T, donde b = 2,898 · 10–3 mK

La luminosidad integral R (T) es el área bajo la gráfica de la función r(ν,T) o r(λ,T) que es proporcional a la cuarta potencia de temperatura (ley de Stefan-Boltzmann):

R (T) = σT4, donde σ = 5,671 · 10–8 W/(m2·K4)

El modelo está diseñado para estudiar la composición espectral de la radiación del cuerpo negro a varias temperaturas T.

En la ventana principal del modelo, se dibujan gráficos de luminosidad espectral r(ν,T) o r(λ,T) (en unidades relativas). La transición de frecuencias a longitudes de onda y viceversa se realiza mediante los botones "frecuencia" y "longitud de onda".

La temperatura del cuerpo negro se puede cambiar usando un control en el rango de 3500 K a 7000 K. Una buena aproximación a un cuerpo completamente negro es nuestro Sol. Sin embargo, el espectro solar contiene varios máximos no característicos de la radiación del cuerpo negro, correspondientes a las líneas espectrales de hidrógeno y helio, los elementos más abundantes en el Sol. A modo de comparación, se muestra la distribución espectral de la radiación solar (línea púrpura). A medida que cambia la temperatura, el gráfico sube o baja, cambiando su color, que corresponde a la longitud de ondaλm.