Imagem: Curva do espectro eletromagnético de um corpo negro em diferentes temperaturas.
Como pode ser visto na imagem, a curva do espectro eletromagnético de um corpo negro tem uma intensidade máxima que se desloca para comprimentos de onda curtos à medida que a temperatura do corpo negro aumenta. Por exemplo, o corpo negro a 5.000 K tem intensidade máxima na região amarela, enquanto o corpo negro a 4.000 K tem intensidade máxima na região vermelha e um corpo negro a 3.000 K tem intensidade máxima na região do infravermelho. Crédito da imagem: Wikipédia (Domínio público).
Na física, um corpo negro é um objeto ideal que absorve perfeitamente toda a energia eletromagnética que recebe, sem refletir ou transmitir nenhuma. Esta absorção completa da luz resulta em agitação térmica (movimentos aleatórios de moléculas ou átomos) que provoca a emissão de radiação eletromagnética, conhecida como radiação de corpo negro.
Esses movimentos são causados pela temperatura do corpo negro. Quanto maior a temperatura, mais rápidos serão os movimentos e maior será a agitação térmica.
Tal objeto não existe na realidade, mas o conceito de corpo negro é usado como um importante modelo teórico em termodinâmica e física quântica.
A lei de Planck descreve a distribuição da energia eletromagnética (ou a distribuição da densidade de fótons) irradiada por um corpo negro a uma determinada temperatura, em função do comprimento de onda.
A equação de Planck é a seguinte:
I(ν,T) = 8 π hν^3 / c^2 / (e^(hν / kBT) - 1) onde:
I(ν,T) é a intensidade de radiação por unidade de área, ângulo sólido e frequência
ν é a frequência da radiação
T é a temperatura do corpo negro
h é a constante de Planck
k é a constante de Boltzmann
é a velocidade da luz
A equação de Planck prevê que a curva do espectro eletromagnético de um corpo negro é uma curva em forma de sino, com intensidade máxima em um comprimento de onda específico. O comprimento de onda da intensidade máxima, λmax, é dado pela lei de Wien: λmáx = hc/kBT
A lei de Planck foi uma grande descoberta na física porque forneceu uma explicação quantitativa para a observação experimental de que o espectro eletromagnético de um corpo negro é uma curva em forma de sino. Esta lei também teve um impacto profundo no desenvolvimento da mecânica quântica, nomeadamente com o trabalho de Max Planck (1858-1947), que introduziu a noção de quanta de energia para explicar a radiação de um corpo negro. A quantidade de radiação emitida por um corpo negro depende apenas da sua temperatura e comprimento de onda.
A lei de Planck é aplicável a uma ampla variedade de fontes de radiação eletromagnética, incluindo estrelas, nebulosas, fornalhas, lâmpadas incandescentes, lasers, diodos e também a semicondutores.
A lei de Planck é uma lei fundamental da física que tem muitas aplicações práticas.
Teoria do muro de Planck