Resumen

Importante

El cuerpo negro tiene las siguientes características:

1.- Absorbe toda la radiación que incide sobre él.

2.- No refleja nada, en cambio sí es capaz de emitir radiación en las mismas frecuencias que absorbe. 

3.- Su emisión de energía es independiente de la composición del cuerpo y sólo depende de la temperatura del mismo.

Esta radiación se emitirá en todas las frecuencias. Llamamos espectro de radiación del cuerpo negro a la distribución de energía emitida por un cuerpo negro en función de la frecuencia. Este espectro depende exclusivamente de la temperatura a la que se encuentre el cuerpo.

Importante

1) Cuando aumentamos la temperatura, la longitud de onda a la que se produce la máxima emisión disminuye. Este fenómeno es el que refleja la ley de desplazamiento de Wien:  

Ley de Wien

siendo λmáx la longitud de onda de máxima emisión.

2) La cantidad de energía emitida por el cuerpo negro aumenta al aumentar la temperatura. La ley de Stefan-Boltzman establece que la potencia por unidad de superficie (energía por unidad de superficie y tiempo) emitida por un cuerpo negro es proporcional a la cuarta potencia de su temperatura absoluta:

 Ley de Stephan Boltzmann 

donde σ es la constante de Stefan-Boltzmann.

 

Importante

Max Planck obtuvo una expresión para la energía emitida por un cuerpo negro:

  • Los átomos que emiten la radiación se comportan como osciladores armónicos.
  • Cada oscilador absorbe o emite energía en una cantidad proporcional a su frecuencia de oscilación f. Es decir:

Energía de un cuanto

La constante de proporcionalidad h se llama constante de Planck y su valor es Constante de Planck

La hipótesis de Planck supone admitir que la radiación no se emite de forma continua, sino que lo hace de forma discreta en pequeños "paquetes", llamados cuantos, cada uno de ellos de energía hf. La energía total emitida o absorbida por cada oscilador armónico sólo puede ser un número entero de cuantos, es decir:

Importante

Llamamos efecto fotoeléctrico a la emisión de electrones desde una superficie metálica cuando sobre ella incide radiación electromagnética de determinada frecuencia.  

Los resultados observados son los siguientes:

  1. Sólo se observa efecto fotoeléctrico a partir de una determinada frecuencia de la radiación incidente. A esta frecuencia se le llama frecuencia umbral, y su valor depende del metal que utilice como fotocátodo.
  2. Cuando la radiación incidente tiene una frecuencia superior a la frecuencia umbral, el número de fotoelectrones emitidos es proporcional a la intensidad de la radiación incidente.
  3. No se observa un tiempo de retraso entre la iluminación del fotocátodo y la emisión de fotoelectrones.