Ondas y Optica

8/17/2019 Ondas y Optica

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UNIVERSIDAD NACIONAL SAN AGUSTIN DE AREQUIPAFACULTAD DE GEOLÓGIA, GEOFÍSICA Y MINASESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA GEOLÓGICA

TEMA:

RADIACIÓN DEL CUERPO NEGRO

EXPOSITOR:CARLOS ARMANDO PARCO MISARI

2013


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I. ¿QUÉ ES UN CUERPO NEGRO?

Un cuerpo negro es un !"e# #e$%&' &(e)* +ue)!s%!e #() *) *u - #() *) ene%./) %)(&)n#e +ue &n'&(es!%e * N)() (e *) %)(&)'&$n &n'&(en#e se %e*e") )s)

) #%)4s (e* 'ue% ne.% A es)% (e su n5!%e, e*'ue% ne.% e5e *u - 'ns#u-e un s&s#e5)/s&' &(e)*&)( )%) e* es#u(& (e *) e5&s&$n(e %)(&)'&$n e*e'#%5).n#&') E* n5!%e Cuerponegro ue &n#%(u'&( % Gus#)4 6&%'77 en 1892 L)*u e5&() % un 'ue% ne.% se (en5&n) %)(&)'&$n(e 'ue% ne.%


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L) sue%&'&e (e un 'ue%ne.% es un ')s */5e, en e*+ue #() *) ene%./) &n'&(en#e

(es(e e* e:#e%&% es)!s%!&(), - #() *) ene%./)&n'&(en#e (es(e e* &n#e%&% ese5&()

•

N e:&s#e en *) n)#u%)*e) un'ue% ne.%, &n'*us e*ne.% (e 7u5 %e*e") e* 1;(e *) ene%./) &n'&(en#e


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A principios del sigloXX, los físicos aún no

reconocían claramenteque éstas y otrasdicultades de la físicaestaban relacionadas

entre sí. El primer avance quellevó a la solución deaquellas dicultades fue

la introducción porparte de lanc! delconcepto de cuanto,como resultado de losestudios de la radiación

del cuerpo negro

Max Planck

%a interpolaciónmatem&tica de lasecuaciones de 'ien y(ayleig) fue una de lascontribuciones mas

importantes a la física


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1.- La intensidad total de la radiación !rea

"a#o la c$r%a& es 'ro'orcional a la c$arta'otencia de la te('erat$ra. Le) de Ste*an+ ,olt(ann&

Radiación del Cuerpo Negro

Un objeto ideal que absorbe toda laradiación que llega a su superficie se

llama “cuerpo negro”. Un cuerpo

negro es también un emisor perfecto

de radiación y emite la máxima

cantidad de energía a cualquier

temperatura

4! T T I σ =

ara determinar con precisión la radiación térmica se elige elcuerpo negro


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%a energía irradiada por unidad de&rea, por unidad de tiempo y porintervalo de longitud de onda, emitidapor un cuerpo negro, se llama

radiancia *(+

La lonit$d de onda 'ara la c$al la intensidades (!/i(a s$*re $n corri(iento al %ioletac$ando la te('erat$ra a$(enta Le) de 0ien&

K mT µ λ "#$#max =

Lord Ra)lei 'resento $n calc$lo cl!sico'ara la ener2a radiada

2 . . .( , )

Bc K T I T λ

π=

λ4

3a/ Planc4 dise5o $na *or($la 'ara 6$edescri"iera las c$r%as reales o"tenidase/'eri(entales 2

5

2( , )

( 1)

h c

k T

h c I T

eλ

π λ

λ

=

−


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ipótesis de lanc! :• %os &tomos se comportan como osciladores

que vibran con una determinada frecuencia.• %a energía que emiten estos osciladores no es

continua sino mas bien discreta *cuanti"ada+• %a energía sólo se puede intercambiar en

forma de -cuantos.• %a energía de un -cuanto es igual a E/n)0

donde h / 1,12 3 45627 J s *constante de

Las curvas obtenidas experimentalmente,

difieren tremendamente de las que predice

la teoría ondulatoria. Lo que hizo lanc!

fue dise"ar una fórmula matem#tica quedescribiera las curvas reales con exactitud$

despu%s dedu&o una hipótesis física que

pudiera explicar la fórmula'

2

5

2( )

( 1)

h c

k T

h c I

eλ

π λ

λ

=

−


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L) sue%&'&e (e un 'ue%ne.% es un ')s */5e, en e*+ue #() *) ene%./) &n'&(en#e

(es(e e* e:#e%&% es)!s%!&(), - #() *) ene%./)&n'&(en#e (es(e e* &n#e%&% ese5&()

•

N e:&s#e en *) n)#u%)*e) un'ue% ne.%, &n'*us e*ne.% (e 7u5 %e*e") e* 1;(e *) ene%./) &n'&(en#e


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II. Ley de Planck (Modelo cuántico

L) &n#ens&()( (e *) %)(&)'&$n e5&() % un 'ue% ne.%, 'n un)#e5e%)#u%) en *) %e'uen'&), 4&ene ()() % *) *e- (e P*)n'%e), #&e5 -un&()( (e >n.u* s*&( e5&() en e* %)n. (e

%e'uen'&)s en#%e -

7 Cns#)n#e +ue se 'n'e '5 *) 'ns#)n#e (e P*)n'


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Radiación del c$er'o nero7Ra)lei 8eans en "$sca de la interación

de las *rec$encias Le) 6$e rie el co('orta(iento de la radiación delc$er'o nero. Parte de las si$ientes consideraciones7

• La *2sica cl!sica de"e 'oder descri"ir teórica(ente ladistri"$ción es'ectral e(itida 'or $n c$er'o nero.

• El c$er'o ) nero ) la radiación 6$e e(ite de"en

estar en e6$ili"rio t9r(ico.• :l calentar $n c$er'o nero los ; oscilan alrededor de

s$ 'osición de e6$ili"rio< estas caras en (o%i(ientoe(iten radiación electro(an9tica de i$al *rec$encia

a la de oscilación.


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donde kB es la constante de ,olt(ann7 1.=> / 1-@= 8A-1

Beniendo en c$enta la e6$i'artición de laener2a se encontró la si$iente relación 'arala densidad de ener2a radiada 'or $n c$er'o

nero7

8*ν+ / *9: ; C3 +K B


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