A Radiação de Corpo Negro

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UFSC – DEPARTAMENTO DE FÍSICA

FSC 5151: Laboratório de Física Moderna I

RADIAÇÃO DO CORPO NEGRO

OBJETIVOS

1. Estudar as características da radiação emitida por um corpo aquecido em diferentes temperaturas.
2. Reproduzir a lei da radiação de Planck.

FUNDAMENTOS

A energia total emitida por um corpo aquecido à temperatura T é dada pela área sob a curva da distribuição espectral representada na figura 1.

[pic 1]

	5.00E-009		2000 K
				Simulado com Splanck:
	4.00E-009			y=((3.73E-6)/(x^5))*((exp(((14E3)/(p1*x)))-1)^(-1))
Intenssidade	3.00E-009			Lei de Wien:
	1800 K	max.T = 2898	m.K
2.00E-009
		1600 K
	1.00E-009		1400
	0.00E+000
	0	1	2	3	4	5	6
			comprimento de onda	( m)

[pic 2][pic 3][pic 4][pic 5][pic 6]

Figura 1. Distribuição espectral da radiação do corpo negro

A partir da equação de distribuição espectral estabelecida por Planck:

(1)	W	2c	2	h	5
	hc

[pic 7]

e kT        1

2

[pic 8]

Onde:        = comprimento de onda da radiação;

W = energia emitida por metro quadrado por segundo por unidade de comprimento de onda;

[pic 9]

c= 3,00x108 m/s	(velocidade da luz);
h= 6,62x10-34 J.s	(constante de Plank), e
k= 1,381x10-23 J/K	(constante de Boltzmann).

Boltzmann obteve por integração na faixa total de comprimento de onda desde

[pic 10][pic 11]

=0 até        =        , a seguinte relação:

W=  T4

[pic 12]

---

(2)

Onde:

---

= 5,67x10-8 W/m2.K4

[pic 13]

---

(  =(2

[pic 14]

---

5k4)/15c2h3)

[pic 15]

Conhecida por lei de Boltzmann. A eq. 2 também se verifica para aqueles corpos que não podem ser classificados como negros, mas que refletem uma pequena quantidade de energia eletromagnética independente da freqüência. Estes são

chamados de “corpos cinza”.

No atual experimento se utiliza o filamento incandescente de uma lâmpada elétrica, o qual se comporta como um corpo cinza.

Termo-pilha de Moll

A termo-pilha de Moll consiste de vários termo-elementos ligados em série para produzir tensões (VTerm.) mais elevadas e assim ser utilizada como sensor de radiação para uma larga faixa espectral, abrangendo desde ultra-violeta até infra-vermelho (150 nm até 15 nm). A figura 2 apresenta a seção longitudinal da termo-pilha em questão.

[pic 16]

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Figura 2. Seção longitudinal da termo-pilha de Moll

Para o filamento incandescente da lâmpada colocada a uma distância fixa

[pic 17]

da termo-pilha, o fluxo de energia        incidente sobre a termo-pilha é proporcional à

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