Leggi del corpo nero

tramite: O2O
Difficoltà: media
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Introduzione

In fisica, ogni corpo solido o liquido emette delle radiazioni elettromagnetiche a qualunque temperatura. Il corpo nero rappresenta invece un oggetto perfetto, oscuro e molto affascinante. Quest'ultimo assorbe l'energia elettrica senza rifletterla. Fra gli scienziati, i postulati, le formule e le leggi risulta veramente complicato ottenere qualcosa di concreto. Di conseguenza, vi indicherò le nozioni principali che riguardano le leggi del corpo nero. L'argomento non troppo difficile, pertanto lo comprenderete anche non avendo conoscenze approfondite in fisica. Buona lettura!!!

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Occorrente

  • Nozioni base di fisica
  • Libro di fisica
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Legge di Stefan-Boltzmann, Legge di Prevost e Legge di Wien

Il corpo nero occupa una posizione speciale nella fisica teorica. L'oggetto assorbe l'energia elettromagnetica in modo costante ed assume il valore massimo. Per quantificare l'energia emessa ad una determinata temperatura, bisogna far riferimento alla Legge di Stefan-Boltzmann. Precisamente l'energia elettromagnetica di un corpo nero è proporzionale alla temperatura e alla quarta potenza. In funzione della Legge di Prevost, è possibile dimostrare come l'energia venga scambiata per irraggiamento. La Legge di Wien individua il collegamento tra la frequenza e la temperatura del corpo nero dove c'è la massima emissione. Sulla base delle presenti leggi, Max Planck ottenne il premio Nobel (1918) sviluppando la famosa teoria dei quanti.

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Gli studi di Max Planck e lo spettro atomico

Nel 1900, Max Planck mostrò il risultato degli studi personali, facendo nascere la matematica quantistica. Egli descrisse la curva di radiazione del corpo nero (a campana), ipotizzando scambi discontinui fra materia e radiazione elettromagnetica. Questi avvenivano tra multipli interi di una quantità finita di energia. Per definizione, un corpo nero è un radiatore ottimale che assorbe tutta la radiazione elettromagnetica incidente senza emettere nessuna riflessione. Lo spettro atomico dipende soltanto dalla propria temperatura e non dalla radiazione.

Continua la lettura
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Legge della radiazione e Legge di Rayleigh-Jeans

Secondo Max Planck, l’energia elettromagnetica è in quanti indivisibili che vengono irradiati o assorbiti come unità o pacchetto. La magnitudo risulta proporzionale alla frequenza. Da ciò deriva la Legge della radiazione: la densità di energia nella radiazione è funzione della propria frequenza. Nel buco nero, il quanto indivisibile è uguale alla constante "h" per la frequenza. Bisogna parlare anche della Legge di Rayleigh-Jeans, un importante passo avanti nel comprendere la radiazione. Questa si rivelò comunque una descrizione non accurata della natura ed un fallimento della fisica classica, al punto che venne definita "catastrofe ultravioletta". Max Planck dunque modificò la teoria ed elaborò la propria formula. Essa descrive in modo accurato la distribuzione dell’energia sulle frequenze, entro la radiazione del corpo nero.

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