Corpul Negru

Corpul NegruStefan Octavian CatalinECMP 1Ce este corpul absolut negru?Corpul absolut negrueste acel obiect, ideal, care absoarbe toat radiaia electromagnetic venit n contact cu suprafaa sa, indiferent de lungimea de und a acesteia. Puterea de absorbie a undelor electromagnetice este maxim n cazul acestui corp pentru toate frecvenele undelor electromagnetice incidente. Este unabsorbant perfect de radiaie electromagnetic.

Cu ce ne ajuta in optoelectronica?In optoelectronica sursele de lumina se realizaeza intr-o mare varietate structurala si functionala, iar pentru calibrarea lor se impun anumite standarde de lumina. Unul din aceste standarde este si acela de corp negru(black body)= care reprezinta o sursa de lumina bazata pe platina la temperatura de solidificare a acestiea de 2045 grade Kelvin.

Cu ce au aproximat fizicienii corpul negru n cadrul experimentelor efectuate?Cum uncorp absolut negrueste imposibil de gsit n natur, oamenii de tiin au fost nevoii s gseasc modaliti de a testa comportamentul unui asemenea corp folosind montaje experimentale cu proprieti foarte apropiate de cele ideale.Dac avem o incint asemenea unui cuptor, de culoare nchis, nclzit la o temperatur uniform, iar aceasta este prevzut cu un mic orificiu, putem aproxima comportamentul deschizturii cavitii cu cel al unui corp negru.

Radiaia incident este absorbitdup reflexii repetate n interiorul cavitii

Ce au artat experimentele?S-a constatat c exist o relaie ntreculoarea(frecvena, dac ieim din zona vizibil a spectrului) energiei radiate itemperaturacorpului negru. Dac se reprezint grafic distribuia energiei radiate de un corp negru la perse temperaturi, n funcie de frecvena undelor electromagnetice radiate, se obine un rezultat similar celui de mai jos.

Distribuia energiei radiate de un corp negru

Se observ pe grafic c cea mai mare parte a radiaiei termice emise de corpul negru are frecvena de vrf, de o parte i de cealalt a acesteia puterea (intensitatea) radiaiei (deci cantitatea de energie) scznd repede ctre valoarea zero, lucru care ntrete ideea c acea frecven de vrf corespunde culorii corpului negru nclzit la o anumit temperatur.

Ipoteza lui PlanckDac limitm energia radiat la valori discrete (complet diferit de viziunea clasic, n care toate nivelurile energetice posibile sunt permise),atunci observaiile experimentale vor putea fi nglobate ntr-o nou teorie.

Aceast limitare a valorilor posibile n care energia poate fi emis urma s primeasc numele decuantizare a energiei.

Planck a presupus c substana care emite energie sub forma radiaiei termice trece de la o stare energetic la alta printr-un salt, evitnd strile intermediare

irul strilor energetice ale substanei este unir discret, energia unei striidifer de energia unei strii+1printr-o cuant, despre care Planck a stabilit c are valoareah, cu- frecvena radiaiei emise ih- o constant fundamental botezat ulterior n semn de recunoatereconstanta lui Planck, care are valoarea de 6.626068 10-34m2kg/s . Planck a ajustat pe parcursul studiilor sale valoarea lui h pn a ajuns la valoarea corect, care era n perfect concordan cu datele experimentale.

Cum se explic distribuia spectral real a energiei electromagnetice radiate folosind ipoteza lui Planck?Pentru valorile mari ale frecvenei, deci pentru a emite radiaie electromagnetic n zona ultraviolet a spectrului electromagnetic, e nevoie de o cantitate de energie destul de mare pentru a da natere unei singure cuante (energia fiind direct proporional cu frecvena). Foarte puini atomi posed energia necesar eliberrii unei asemenea cuante.

Raionamentul este urmtorul: n cadrul unui corp, energia este distribuit ntre atomii constitueni. Unii atomi posed un nivel de energie mai ridicat, alii unul mai sczut, majoritatea dispunnd de o valoare de mijloc. Aceste valori cresc pe msur ce obiectul respectiv este nclzit. Fiecare atom poate emite energie sub forma unorcuante, despre care Planck a stabilit c au energiah.

Interesant de menionat este faptul c Planck nu credea n structura discret a undelor electromagnetice, neimaginndu-i aceste cuante ca mici corpusculi energetici inpizibili. Convingerea sa era c din cauza unor proprieti interne ale atomilor, nc nedescoperite pe atunci n opinia savantului, atomii emiteau aceste pulsuri de lumin, lumin pe care Planck i-o imagina tot sub forma unei unde,fr a lua nicidecum n calcul structura discret a acestor unde.

Dei multe lucrri l consacr drept printele mecanicii cuantice, totui Planck nu a bnuit ce revoluie urma s genereze aceast ipotez a sa. Cinci ani mai trziuEinsteinavea s introduc, odat cu explicarea efectului fotoelectric, ipoteza cnsui cmpul electromagnetic are o structur discontinu, discret,putnd fi descris ca fiind format din particule cu energiaE=h, denumite n 1926 de ctre chimistulGilbert N.Lewis,fotoni.

Bibliografiehttp://www.fizica.unibuc.ro/Fizica/Studenti/Cursuri/doc/Rusu_lab/lab_12.pdfhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Corp_absolut_negruhttp://www.scientia.ro/fizica/50-mecanica-cuantica/280-radiatia-corpului-absolut-negru.htmlhttp://www.referatele.com/referate/fizica/online3/Fizica-cuantice-moderna---Radiatia-corpului-negru---EvoluTia-imaginii-asupra-emisiei-corpului-negru-.php