Por lo general, dicen que el espectro de un cuerpo negro es continuo y emite radiación en todas las frecuencias. ¿Es realmente un continuo como una línea o hay (pequeños) intervalos?
Por ejemplo, ¿puede un cuerpo emitir a 700nm y también a 400nm y todo lo demás, o en intervalos muy pequeños como a 400.000001nm y 400.000002nm, etc.? Entonces, ¿es realmente como una onda o una línea que implica una especie de infinidad de longitudes de onda o es más o menos como longitudes discretas aunque muy cercanas entre sí? ¿O no se sabe realmente porque medir es en cierto modo siempre con números discretos (como 400.0001)?
Tal como lo entiendo, siempre debe estar en ciertos números discretos, en primer lugar porque los electrones de los que proviene la radiación solo tienen valores discretos y, en segundo lugar, porque las colisiones entre átomos/protones/electrones crean energía en ciertas longitudes de onda establecidas. Pero esa es solo mi interpretación.
Entonces, ¿cuál es la realidad de la radiación del cuerpo negro?
Un espectro de cuerpo negro es continuo.
Como comenta Dean, no hay verdaderos cuerpos negros. Pero este no es realmente el problema aquí:
Es cierto que la mayoría de los fotones emitidos por, digamos, una estrella, que está bastante cerca de un cuerpo negro, es el resultado de algún proceso discreto. Por ejemplo, un electrón es llevado a un estado excitado por una colisión, el átomo se desexcita y se emite un fotón con la longitud de onda correspondiente a la transición dada.
Pero dos mecanismos hacen que el espectro total de la estrella sea realmente continuo:
En primer lugar, los átomos ionizados se recombinan con electrones libres. El electrón irá a cualquier estado, fundamental o excitado, y con varias probabilidades. La energía del fotón emitido es igual a la energía que se necesitaría para sacar el electrón del átomo (es decir, ionizarlo de nuevo), más la energía cinética que tenía antes de la recombinación. Y esta energía cinética puede tener cualquier valor (aunque si es demasiado grande, la probabilidad de recombinación disminuye).
En segundo lugar, incluso sin recombinaciones, no observará solo las líneas discretas. La razón es que los átomos del cuerpo negro no están estacionarios, sino que se mueven con una velocidad ("térmica") , donde es la constante de Boltzmann, es la temperatura y es la masa del átomo. Este movimiento provoca un ensanchamiento Doppler de las líneas emitidas, lo que da como resultado un continuo y gaussiano. , Distribución de probabilidad.
En realidad, la distribución de probabilidad es una convolución del movimiento aleatorio de Gauss y el perfil de línea natural de Lorentz, lo que da como resultado el llamado perfil de Voigt. Este perfil está dominado por el Gaussiano en el centro de la línea, y sólo se convierte en Lorentziano en las alas.
Decano