Sergio Mendivelso Física moderna 2016-I. 1: QUÉ ENTIENDE POR EL TÉRMINO RADIACIÓN DEL CUERPO NEGRO, RCN? Un Cuerpo negro es aquel que absorbe toda la.

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1 Sergio Mendivelso Física moderna 2016-I

2 1: QUÉ ENTIENDE POR EL TÉRMINO RADIACIÓN DEL CUERPO NEGRO, RCN? Un Cuerpo negro es aquel que absorbe toda la radiación que le llega a todas las longitudes de onda y la radiación que el emite es solo función de la temperatura y de la frecuencia de la onda. No existe ningún objeto con tales características, es decir, es una idealización como lo es un gas ideal. Sin embargo sí existen cuerpos que se aproximan a la definición del cuerpo negro.

3 2: CUÁLES FUERON LAS PRINCIPALES TEORÍAS, Y PROTAGONISTAS, QUE EXPLICARON EL FENÓMENO DE LA RCN EN EL SIGLO XIX? Modelo de Stefan & Boltzmann: 1884 Modelo de Wien: 1896 Modelo de Rayleigh & Jeans: 1905 Modelo de Planck: 1900

4 MODELO DE STEFAN (AUSTRIACO)& BOLTZMANN (AUSTRIACO) La energía total radiada por un cuerpo negro por unidad de superficie y por unidad de tiempo (intensidad) es proporcional a la cuarta potencia de su temperatura absoluta. E total = σ T 4 Donde σ es la constante de Stefan-Boltzmann y vale 5,67 10 -8 W/m 2 K 4 La ley es muy precisa sólo para objetos negros ideales, los radiadores perfectos, llamados cuerpos negros; funciona como una buena aproximación para la mayoría de los cuerpos grises.

5 MODELO DE WIEN. Propuesto por Wilhelm Wien (Alemán) en 1896. Dice cómo cambia el color de la radiación cuando varía la temperatura de la fuente emisora, y ayuda a entender cómo varían los colores aparentes de los cuerpos negros. Los objetos con una mayor temperatura emiten la mayoría de su radiación en longitudes de onda más cortas; por lo tanto parecerán ser más azules. Los objetos con menor temperatura emiten la mayoría de su radiación en longitudes de onda más largas; por lo tanto parecerán ser más rojos. Además, en cualquiera de las longitudes de onda, el objeto más caliente irradia más (es más luminoso) que el de menor temperatura.

6 MODELO DE RAYLEIGH & JEANS La ley es derivada de argumentos de la física clásica intenta describir la radiación espectral de la radiación electromagnética de todas las longitudes de onda de un cuerpo negro a una temperatura dada. En términos de la frecuencia ν, la radiación es: Donde c es la velocidad de la luz. K es la constante de Boltzmann: 1,3806488(13)×10 − 23 J/K T es la temperatura absoluta.

7 MODELO DE PLANCK Describe la radiación electromagnética emitida por un cuerpo negro en equilibrio térmico en una temperatura definida. Se trata de un resultado pionero de la física moderna y la teoría cuántica La intensidad de la radiación emitida por un cuerpo negro (o radiancia espectral) con una cierta temperatura T y frecuencia ν. Donde h es la constante de Planck: 6.62606957(29) ×10 -34 J*s

8 PREGUNTA 3:

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10 4: POR QUÉ SE LE LLAMA CATÁSTROFE UV AL MODELO DE RAYLEIGH & JEANS? Se le llama a si al hecho de que no se puede modelar la densidad de energía en función de la frecuencia en la región de los rayos ultra violeta.

11 5: QUÉ ES LA IONOSFERA Es el nombre con que se designa una o varias capas de aire ionizado en la atmósfera que se extienden desde una altura de casi 80 km sobre la superficie terrestre hasta 640 km o más. A estas distancias, el aire está enrarecido en extremo, presenta una densidad cercana a la del gas de un tubo de vacío. Cuando las partículas de la atmósfera experimentan una ionización por radiación ultravioleta, tienden a permanecer ionizadas debido a las mínimas colisiones que se producen entre los iones. La ionosfera ejerce una gran influencia sobre la propagación de las señales de radio. Una parte de la energía radiada por un transmisor hacia la ionosfera es absorbida por el aire ionizado y otra es refractada, o desviada, de nuevo hacia la superficie de la Tierra. Este último efecto permite la recepción de señales de radio a distancias mucho mayores de lo que sería posible con ondas que viajan por la superficie terrestre. La ionosfera contiene algunas capas, indicadas con las letras D, E, F1 Y F2. las cuales tienen una gran importancia para las transmisiones radio, porque reflejan las ondas cortas y por lo tanto pueden permitir las conexiones de un continente a otro. La ionosfera también es sede de espectaculares fenómenos conocidos como Auroras polares, que se deben a la excitación producida en las partículas de esta capa atmosférica por el Viento solar.