radiazione del corpo nero mappa concettuale
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La radiazione del corpo nero è l'emissione elettromagnetica di un corpo ideale che assorbe tutta la radiazione incidente. Lo studio del suo spettro, in particolare il confronto tra teoria classica ed esperimenti, portò Max Planck nel 1900 a introdurre l'ipotesi dei quanti di energia. La mappa collega le leggi fenomenologiche di Wien e Stefan-Boltzmann, la crisi ultravioletta e le conseguenze per la nascita della fisica quantistica.
Perché il modello della cavità
La crisi ultravioletta
Dal corpo nero alla meccanica quantistica
Applicazioni concrete
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Domande per ripassare
Perché un foro in una cavità si comporta come un corpo nero?
La radiazione che entra nel foro subisce molte riflessioni interne e viene assorbita quasi completamente a ogni rimbalzo, con probabilità minima di uscire. Il foro assorbe quindi tutta la radiazione incidente, come richiesto dalla definizione di corpo nero. Inoltre la radiazione in equilibrio termico dentro la cavità, quando esce dal foro, rivela lo spettro di emissione del corpo nero alla temperatura della cavità.
Che cos'è esattamente la crisi ultravioletta?
È il fallimento della legge di Rayleigh-Jeans, derivata dalla fisica classica, che descrive bene lo spettro del corpo nero a lunghezze d'onda grandi ma diverge quando la lunghezza d'onda si avvicina allo zero: la potenza emessa tenderebbe all'infinito, un risultato fisicamente assurdo noto anche come catastrofe ultravioletta. Planck risolse il problema ipotizzando che gli oscillatori della parete scambino energia solo in multipli discreti di hν.
Come si usa la legge di Wien per determinare la temperatura di una stella?
Misurando lo spettro della luce stellare si individua la lunghezza d'onda del picco di emissione. Poiché il prodotto tra temperatura e lunghezza d'onda del picco è costante, una stella con picco nel blu è molto più calda di una con picco nel rosso o nell'infrarosso. Il metodo dà una stima della temperatura efficace della superficie stellare, con incertezze legate all'assorbimento atmosferico e alla non idealità dello spettro.