Cum apare lumina? Putem obţine lumină prin mai multe procedee diferite. În fond acest lucru este foarte important pentru a înțelege ceea ce vedem. De aceea trebuie să știm mai multe despre modul prin care putem genera lumină.

Radiația solarăCredit: SOHO/EIT

Un bun punct de plecare în acest sens este reprezentat de ceva numit corpul negru. Acesta este doar un obiect teoretic, ideal. El nu există cu adevărat. Deși puteți realiza ceva asemănător într-un laborator, nu veţi putea obţine un corp negru perfect. Așa cum am spus, este vorba aici despre un obiect pur teoretic.

Radiaţia electromagnetică emisă de acest obiect depinde doar de temperatura lui. El se numește „corp negru” deoarece, printre altele, trebuie să absoarbă perfect toată radiaţia electromagnetică care vine în contact cu suprafaţa sa (în sensul că absoarbe în mod egal și perfect toate lungimile de undă). În cazul în care radiaţia emisă este independentă de temperatură atunci înseamnă că acesta este un absorbant perfect. El nu reflectă nimic. Și, bineînțeles, absorbantul perfect este negru… evident, deoarece absoarbe în mod egal și perfect toate lungimile de undă. Cu toate acestea, corpul negru nu este cu adevărat negru. Aceasta este o greșeală des întâlnită. Oamenii cred că un „corp negru” este negru.

Radiația corpului negruCredit: http://tinyurl.com/cl9urmu

Așa cum am spus, prin definiţie, un corp negru este un absorbant perfect și radiaţia pe care acesta o emite depinde numai de temperatura sa. S-ar putea crede că un astfel de corp va deveni din ce în ce mai mai cald pe măsură ce va absorbi mai multă radiaţie electromagnetică, până când ar atinge o temperatură infinit de mare. Acest lucru nu se întâmplă, chiar şi în cazul acestor corpuri teoretice. Există obiecte care pot fi considerate aproape corpuri negre. De fapt, o stea nu este un corp negru perfect, dar este destul de aproape, pentru că orice foton care loveşte o stea este absorbit complet, iar emisia de radiaţie electromagnetică de la suprafața stelei depinde în primul rând de temperatura sa. Şi totuşi stelele nu sunt negre, le putem vedea. Mai mult decât atât, stelele nu au toate aceeași culoare. În același mod, nici corpurile negre nu sunt toate de aceeași culoare. Ele doar emit radiaţie electromagnetică care este proporțională cu temperatura lor (și aceasta este cheia). Emisia de radiaţii electromagnetice pentru fiecare lungime de undă depinde de temperatură. În concluzie, emisia de radiaţie termică a unei regiuni de la suprafața unui corp negru, care are să presupunem un metru pătrat, depinde doar de temperatura acesteia.

Nu vom prezenta ecuația care descrie emisia unui corp negru. Dar sunt câteva lucruri care merită menţionate. Unul dintre ele este faptul că lungimea de undă la care corpul emite radiaţia având cea mai mare intensitate variază în funcţie de temperatură. Poate vi se pare complicat. De ce s-ar întâmpla asta? Ştiţi deja acest lucru, dacă vă gândiţi la ce am afirmat anterior. Există o mulțime de obiecte care, deşi nu sunt corpuri negre perfecte, prezintă caracteristici similare cu cele ale unui corp negru. Dacă luați o bucată neagră de lemn și o aruncați în foc, atunci pe măsură ce aceasta va începe să ardă veţi observa că flacăra va avea o culoare ce va depinde de temperatură. Un exemplu și mai bun este fierul. Dacă începeţi să încălziţi o bară neagră de fier aceasta va fi la început neagră, deoarece ea este încă rece. Dacă o încălziţi în continuare ea va începe să lumineze. La fel ca în cazul unui cuptor, atunci când acesta devine fierbinte el va începe să lumineze în roșu. Ei bine la fel va face şi fierul. Dacă îl veţi încălzi şi mai mult, atunci acesta va deveni portocaliu. Pe măsură ce va fi mai fierbinte, el va emite radiații cu o lungime de undă mai mică.

Acest lucru înseamnă că lungimea de undă pentru care intensitatea radiaţiei emise este maximă devine mai mică. Dacă veţi continua să încălziţi şi mai mult acea bucată de fier, atunci ea va deveni albă. Și dacă ar fi să o încălziţi şi mai mult, lucru pe care nu-l veţi mai putea face pentru că fierul s-ar topi și s-ar vaporiza, atunci obţineţi culoarea albastră. Există o singură modalitate de a obține prin încălzire obiecte având culoarea albastră și anume prin încălzirea carbonului. Lumina arcului carbonic, despre care s-ar putea să fi auzit, are o culoare foarte albastră. Emisia de radiaţii ultraviolete vă poate afecta ochii. Trebuie să aveți ochelari speciali pentru a putea privi o lampă cu arc carbonic.

În concluzie, un corp negru este un absorbant perfect al radiaţiilor electromagnetice și acesta emite energie electromagnetică în funcţie de temperatura sa. Valoarea totală a energiei emisie într-o anumită zonă este proporțională cu temperatura la puterea a 4-a.

Traducere si adaptare după Blackbody Radiation