Profesor Jaime Villalobos Velasco Departamento de Física Universidad Nacional de Colombia Mar ______________________________________________

PREGUNTA 1 Qué entiende por el término Radiación del Cuerpo Negro, RCN? G1N33Daniel La radiación se refiere a la emisión continua de energía desde la superficie de cualquier cuerpo, esta energía se denomina radiante y es transportada por las ondas electromagnéticas. Cuando se habla de un cuerpo negro, se hace referencia a un cuerpo ideal que tiene la propiedad de emitir la misma radiación térmica cuando se encuentra a la misma temperatura, independientemente del tipo de material del que se encuentre formado. En otras palabras, estos cuerpos absorben o emiten totalmente la radiación que les llega, manteniéndose en equilibrio térmicos. En realidad, en el universo estos cuerpos no existen, en su lugar se encuentran los cuerpos grises que dependiendo de su emisividad y absortividad, absorben y emiten solo parte de la radiación incidente sobre ellos. Por lo tanto un cuerpo negro ε=1 y α=1, en cambio para un cuerpo gris 0<ε<1 y 0<α<1. Todo esto se estudió a partir de la pregunta, ¿Cuándo se incrementa la temperatura de un cuerpo, qué sucede con sus alrededores?

PREGUNTA 2 Cuáles fueron las principales teorías, y protagonistas, que explicaron el fenómeno de la RCN en el siglo XIX? G1N33Daniel Las principales teorías y modelos físicos que explicaron el fenómeno de la radiación del cuerpo negro son cuatro y se enuncian a continuación: -Ley de Stefan Boltzmann: esta ley fue deducida en 1879 por el físico austriaco Josef Stefan y derivada en 1884 a partir de consideraciones teóricas por el físico austriaco Ludwing Boltzmann. Establece que la energía total por unidad de área y tiempo irradiada por un cuerpo negro es directamente proporcional a la cuarta potencia de la temperatura absoluta. –Ley de Wien: esta ley fue formulada empíricamente por el físico alemán Wilhelm Wien en 1893, quien determino que la frecuencia para la cual ocurre la máxima intensidad de la radiación es directamente proporcional a la temperatura absoluta; esta ley funciona bien para frecuencias grandes pero para frecuencias pequeñas la curva de Wien se aleja de la curva experimental. –Ley de Rayleigh Jeans: esta ley fue derivada por completo en el año 1905, por los físicos británicos John William Strutt y James Hopwood Jeans. Establece que la densidad energética por unidad de volumen es inversamente proporcional a la velocidad de la luz, y directamente proporcional a otras variables como la frecuencia y la temperatura. Esta ley concuerda con la curva experimental para valores pequeños de la frecuencia, pero para valores grandes se aleja totalmente de la curva experimental. –Ley de Plank: desarrollada por el físico Max Plank en 1900, describe la radiación espectral de la radiación electromagnética de todas las longitudes de onda de un cuerpo negro a una temperatura dada, con gran exactitud.

PREGUNTA 3: Una superficie metálica de 10 cm 2 de área, se encuentra a una temperatura de 2500 K y emite durante un minuto una energía térmica de J. Encuentre: a) Qué Ley aplica para resolver este problema? b) la energía emitida por la superficie si fuera un cuerpo negro. c) la razón de la Radiancia de esta superficie a la de un cuerpo negro de igual área y a la misma temperatura G1N33Daniel

PREGUNTA 4: Por qué se le denomina Catástrofe UV al modelo de Raleigh-Jeans? G1N33Daniel

Qué es la ionosfera Cómo se origina, cómo se estudia, qué se mide, … La ionosfera es una capa superior de la atmosfera, ubicada entre los 80 y 500 km de altura, donde tienen lugar procesos de ionización. La característica principal de la ionosfera es que, como consecuencia de la radiación solar, se encuentra en permanente ionización. La ionización es el proceso mediante el cual los átomos se rompen formando iones, lo cual provoca variaciones extremas en la temperatura de sus gases que pueden ir desde los -70°C hasta los 1500°C. En la ionosfera, los electrones pueden moverse mas libremente debido a que la densidad de los gases es mucho mas baja en comparación con las capas inferiores. Esto le proporciona las condiciones para ser una excelente conductora de electricidad, lo que facilita la propagación de ondas de radio y televisión. Debido a que esta capa de la atmosfera sirve para la expansión de ondas de radio y televisión, resulta de vital importancia su estudio, así como el de sus subcapas (D,E,F1,F2). Las capas mas bajas D y E, son idóneas para las ondas de radio de baja frecuencia, mientras que las mas altas F1 y F2, reflejan las ondas de radio con frecuencias mayores. Un claro ejemplo de sus estudio es el proyecto HAARP de los Estados Unidos de Norteamérica, su funcionamiento consiste en que un calentador iónico manda una señal a las antenas, y estas se lanzan hacia el cielo. Cuando la señal esta entre los 100 y 350 km es absorbida, concentrándose en varios cientos de metros de altura y decenas de kilómetros de diámetro. La señal enviada al cielo puede leerse a través de varios aparatos y sirven para obtener información sobre el plasma y las interacción que hay entre la tierra y el sol, de manera que se pueden predecir cambios significativos para nuestro planeta en relación a la radiación emitida por el sol. En estos estudios se miden principalmente tiempos, permitiendo calcular distancias y velocidades de propagación.