Radiación de cuerpo negro

Tengo algunas preguntas relacionadas con la emisión de radiación electromagnética por cuerpos negros.


Considere la siguiente imagen:

Figura 1

En la imagen de arriba, he dibujado los rayos de luz que emiten los cuerpos negros asumiendo que solo tienen 8 puntos de emisión (están marcados con puntos rojos).
¿Cuál de estas dos imágenes muestra la situación real? ¿El punto único emite la radiación en todas las direcciones o solo en una dirección?


Si mi intuición no está equivocada y la imagen de la derecha es correcta, considere la siguiente imagen donde asumo que solo hay un punto de emisión en el objeto:

Figura 1

  • ¿La intensidad de la radiación es la misma en todas las direcciones?
  • ¿La radiación en cada dirección tiene la misma distribución de intensidad-longitud de onda (presentada en la imagen de abajo)?

Fig. 3

Respuestas (2)

Este es un concepto difícil del que hablar sin usar algunas definiciones adecuadas. Desafortunadamente, todas estas definiciones radiométricas suenan muy similares y tienen significados similares pero diferencias importantes.

La intensidad es la tasa de transferencia de energía por unidad de área . La intensidad no tiene dirección y, por lo tanto, ni siquiera podemos hablar de que la radiación tenga intensidades 'diferentes' en diferentes direcciones por definición.

La intensidad radiante , sin embargo, es la cantidad de transferencia de energía por unidad de ángulo sólido .

La radiancia es la cantidad de transferencia de energía por unidad de área por unidad de ángulo sólido .

La ley del coseno de Lambert establece que la intensidad radiante de un emisor idealmente difuso (por ejemplo, un cuerpo negro perfecto) es proporcional a porque 2 θ , dónde θ es el ángulo desde la superficie normal.

Sin embargo, el área superficial aparente de un objeto plano también se reduce por un factor de porque 2 θ cuando se ve desde un ángulo θ de lo normal Así, el resplandor no varía con el ángulo .

Cuando usa el término intensidad en su pregunta, probablemente quiera decir resplandor, que es el término más natural para hablar. Es lo mismo que hablar de lo brillante que parece un objeto. Para citar wikipedia:

La radiancia es útil porque indica qué cantidad de la potencia emitida por una superficie emisora ​​o reflectante será recibida por un sistema óptico que mire la superficie desde algún ángulo de visión.

En resumen:

¿ El resplandor es el mismo en todas las direcciones? Sí.

¿Tiene la radiación en cada dirección la misma distribución espectral ? Sí.

Es porque θ , no porque 2 θ .

En el caso clásico, un solo punto emite en todas las direcciones.

Obviamente, solo emite un solo fotón a la vez y ese fotón solo va en una dirección, pero en promedio a lo largo del tiempo, un cuerpo negro emite fotones en todas las direcciones con la misma probabilidad.