Quali sono le proprietà della radiazione termica?

Risposta:

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Spiegazione:

1) La radiazione termica emessa da un corpo a qualsiasi temperatura consiste in una vasta gamma di frequenze. La distribuzione della frequenza è data dalla legge di Planck sulla radiazione del corpo nero per un emettitore idealizzato.

2) L'intervallo di frequenza dominante (o colore) della radiazione emessa si sposta su frequenze più alte all'aumentare della temperatura dell'emettitore. Ad esempio, un oggetto rosso caldo si irradia principalmente nelle lunghezze d'onda lunghe (rosso e arancione) della banda visibile. Se viene ulteriormente riscaldato, inizia anche a emettere quantità visibili di luce verde e blu, e la diffusione delle frequenze nell'intero intervallo visibile fa sì che appaia bianco all'occhio umano; è bianco caldo. Tuttavia, anche a una temperatura incandescente di 2000 K, il 99% dell'energia della radiazione è ancora nell'infrarosso. Questo è determinato dalla legge sul dislocamento di Vienna. Nel diagramma il valore di picco per ciascuna curva si sposta a sinistra all'aumentare della temperatura.

3) La quantità totale di radiazione di tutte le frequenze aumenta rapidamente all'aumentare della temperatura; cresce come T4, dove T è la temperatura assoluta del corpo. Un oggetto alla temperatura di un forno da cucina, circa il doppio della temperatura ambiente sulla scala della temperatura assoluta (600 K rispetto a 300 K) irradia 16 volte più energia per unità di superficie. Un oggetto alla temperatura del filamento in una lampadina a incandescenza - circa 3000 K, o 10 volte la temperatura ambiente - irradia 10.000 volte più energia per unità di superficie. L'intensità radiativa totale di un corpo nero aumenta come la quarta potenza della temperatura assoluta, come espresso dalla legge di Stefan-Boltzmann. Nella trama, l'area sotto ogni curva cresce rapidamente all'aumentare della temperatura.

4) La velocità della radiazione elettromagnetica emessa ad una data frequenza è proporzionale alla quantità di assorbimento che verrebbe sperimentata dalla sorgente. Quindi, una superficie che assorbe più luce rossa irradia termicamente più luce rossa. Questo principio si applica a tutte le proprietà dell'onda, compresa la lunghezza d'onda (colore), la direzione, la polarizzazione e persino la coerenza, cosicché è possibile avere radiazione termica polarizzata, coerente e direzionale, sebbene le forme polarizzate e coerenti siano equamente raro in natura.