Corpo nero
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In fisica un corpo nero è un oggetto che assorbe tutta la radiazione elettromagnetica incidente (e quindi non ne riflette). Nonostante il nome, il corpo nero irradia comunque, ma deve il nome solo all'assenza di riflessione. Lo spettro (intensità della radiazione emessa ad ogni lunghezza d'onda) di un corpo nero è caratteristico, e dipende unicamente dalla sua temperatura.
- La luce emessa da un corpo nero viene detta radiazione del corpo nero.
- La differenza tra lo spettro di un oggetto e quello di un corpo nero ideale, è sufficiente a permettere di individuare la composizione di tale oggetto.
Un corpo nero è un radiatore ideale, emettendo il maggior flusso possibile per unità di superficie, ad ogni lunghezza d'onda per ogni data temperatura. Un corpo nero inoltre, assorbe tutta l'energia radiante incidente su di esso: ovvero nessuna energia viene riflessa o trasmessa.
Il termine "corpo nero" venne introdotto da Gustav Kirchhoff nel 1862. Lo spettro di un corpo nero venne correttamente interpretato per la prima volta da Max Planck, il quale dovette assumere che la radiazione elettromagnetica può propagarsi solo in pacchetti discreti, o quanti, la cui energia era proporzionale alla frequenza dell'onda elettromagnetica.
L'intensità della radiazione di un corpo nero alla temperatura T è data dalla legge della radiazione di Planck:
dove I(ν)δν è la quantità di energia per unità di superficie per unità di tempo per unità di angolo solido, emessa nell'intervallo di frequenze copreso tra ν e ν+δν; h è la costante di Planck, c è la velocità della luce e k è la costante di Boltzmann.
La lunghezza d'onda alla quale la radiazione è più forte è data dalla legge di Wien (λmaxT = costante), e la potenza totale emessa per unità di superficie e data dalla legge di Stefan-Boltzmann (I = σT4).
In laboratorio, l'oggetto più simile a un corpo nero è un un corpo cavo sul quale è praticato un piccolo foro rispetto alla superficie interna, quest'ultima nera e ruvida. In astronomia alcuni oggetti come le stelle sono approssimativamente dei corpi neri. Uno spettro da corpo nero quasi perfetto viene esibito dalla radiazione cosmica di fondo, la cui temperatura è di circa 3 kelvin.
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Corpo nero