Radiação de um corpo negro

Corpo negro é um corpo ideal que absorve toda a radiação térmica incidente. É, portanto, um absorvedor perfeito, uma vez que seu poder de absorção é igual a 1.

Ainda que seja uma idealização, há diversas formas de obtermos corpos com comportamentos semelhantes ao de um corpo negro. Por exemplo, podemos revestir um corpo qualquer com uma camada irregular de pigmentos pretos.

Como, emissividade e absorvidade são iguais, de acordo com a lei de Kirchhoff, um corpo negro também terá emissividade igual a 1. Desse modo, além de um absorvedor ideal, um corpo negro é também um emissor ideal.

A lei de Stefan-Boltzmann para um corpo negro passa a ser:

Qualquer corpo negro, na mesma temperatura, emite radiação térmica com a mesma intensidade total. Cada radiação de determinado comprimento de onda, na mesma temperatura, também é emitida com a mesma intensidade por todos os corpos negros, não importando o material de que sejam feitos.

O estudo dos corpos negros é de grande importância para a Física, já que a radiação térmica que emitem tem comportamento universal. A análise do espectro de emissão desses corpos foi ponto-chave para o desenvolvimento das teorias de quantização de energia.

O gráfico abaixo apresenta a intensidade da radiação emitida por um corpo negro em função do comprimento de onda em determinada temperatura.

Analisando o gráfico acima, é importante notar que:

Lei de Deslocamento de Wien

No gráfico apresentado a seguir, podemos observar o comportamento de radiações emitidas por um corpo negro em duas temperaturas distintas.

Ao passar da temperatura T₁ para a T₂, é importante notar que:

Em 1893, Wilhelm Wien demonstrou que o ponto de máximo da curva I x λ desloca-se de acordo com a expressão abaixo, denominada de lei de deslocamento de Wien:

Onde b é a constante de dispersão de Wien, cujo valor é b = 2,898x10^-3 m.K