La ley de radiación térmica de Kirchhoff dice que:
Para un cuerpo de cualquier material arbitrario, que emita y absorba radiación electromagnética térmica en cada longitud de onda en equilibrio termodinámico, la relación entre su poder emisor y su coeficiente adimensional de absorción es igual a una función universal solo de longitud de onda radiativa y temperatura, el negro perfecto. potencia emisiva del cuerpo.
Puedo imaginar por qué los objetos oscuros tienen una mayor absorción de radiación electromagnética: cuanto más oscuro es el objeto, menos radiación refleja. Un cuerpo negro ideal absorbería toda la radiación electromagnética incidente.
¿Existe una explicación igualmente simple e intuitiva de por qué los objetos oscuros emiten radiación electromagnética térmica más rápido que los objetos claros y por qué es válida la ley de Kirchhoff? Para mí no es nada intuitivo y no pude encontrar ninguna explicación sencilla.
En términos generales, los sólidos absorben la luz convirtiendo la radiación EM en vibraciones reticulares (es decir, calor). La luz incidente hace que los electrones en el sólido oscilen, pero si no hay forma de que los electrones disipen la energía, entonces los electrones simplemente volverán a irradiar la luz y la luz se reflejará.
En los metales, la transferencia de energía de las oscilaciones de los electrones de conducción a las vibraciones de la red es lenta, por lo que la mayor parte de la luz se refleja. Por el contrario, en el grafito la luz es absorbida por la excitación. electrones, y los orbitales excitados transfieren energía de manera eficiente a la masa para que la luz se absorba en su mayor parte.
Pero como dice dmckee en su comentario, la física microscópica es reversible. Si es difícil para los electrones oscilantes transferir energía a las vibraciones de red en masa, entonces es igualmente difícil para esas vibraciones de red transferir energía de regreso a los electrones y, por lo tanto, volver a salir como luz. Entonces, un metal brillante será igualmente malo para absorber y emitir luz.
De manera similar, en grafito si el acoplamiento de orbitales a las vibraciones de la red es eficiente, entonces la energía fluye igualmente rápido en ambos sentidos, y el grafito será igualmente bueno para absorber y emitir luz.
En la práctica, la radiación de cuerpo negro es una mezcolanza de todo tipo de mecanismos diferentes, y los dos casos que he mencionado son solo ejemplos. Sin embargo, en todos los casos, cuando observa en detalle cómo se transfiere la energía, encontrará que es un proceso reversible y que la energía fluye con la misma rapidez en ambas direcciones.
dmckee --- gatito ex-moderador