Che cos'è la radiazione di corpo nero?
La radiazione del corpo nero è la radiazione termica emessa da, piuttosto che riflessa, da un oggetto. Fisicamente, la radiazione del corpo nero viene sempre mescolata con la radiazione riflessa, perché tutti gli oggetti del mondo reale riflettono alcune delle onde elettromagnetiche che ricevono. Tuttavia, un ipotetico corpo nero emetterebbe radiazioni dipendenti solo dalla sua temperatura. I corpi neri caldi emetterebbero sostanzialmente nel campo visibile della luce e, quindi, sarebbero visibili agli umani. I corpi neri freddi emetterebbero principalmente nella gamma degli infrarossi, rendendoli invisibili all'occhio umano.
Un corpo nero è un oggetto che assorbe tutte le radiazioni elettromagnetiche in arrivo. Nessuna radiazione incidente viene riflessa dalla superficie del corpo. I corpi neri non esistono nel mondo fisico; sono oggetti idealizzati usati per scopi concettuali e teorici. I corpi del mondo reale riflettono sempre una parte della radiazione in arrivo, sebbene questa quantità possa variare. I corpi neri sono chiamati come tali perché, non avendo riflesso onde luminose incidenti, sembrerebbero neri quando fanno freddo.
Tutti gli oggetti, compresi i corpi neri, emettono una quantità di radiazione termica che dipende dalla temperatura dell'oggetto. In effetti, questa quantità è proporzionale alla temperatura assoluta di un oggetto alla quarta potenza. Raddoppiando la temperatura assoluta di un oggetto, ad esempio trasformando un forno da temperatura ambiente a circa 600 ° Fahrenheit (315 ° Celsius), si otterrà una radiazione termica 16 volte maggiore . La quantità totale di radiazione termica, quindi, aumenta drasticamente con temperature più elevate.
A temperature inferiori a circa 482 ° C (900 ° F), la maggior parte della radiazione del corpo nero si trova nella parte infrarossa dello spettro elettromagnetico. Le lunghezze d'onda di questa radiazione sono al di fuori della portata della percezione visiva umana, il che spiega perché le persone non possono vedere oggetti a temperatura ambiente durante la notte. Tuttavia, oggetti molto caldi iniziano a emettere sostanzialmente nel campo visibile della luce. Questo spiega perché le persone possono vedere legna che brucia o una stella lontana durante la notte. La luce di questi oggetti caldi non viene riflessa principalmente da altre fonti, quindi è una radiazione di corpo nero.
Come accennato, gli oggetti del mondo reale riflettono sempre parte della luce incidente che ricevono. Gli individui interpretano questa luce riflessa come in grado di "vedere" un oggetto; le persone possono vedere oggetti interessanti perché riflettono la radiazione del corpo nero di oggetti più caldi. Che le onde di luce visibili provengano dal sole o da una lampadina, raggiungono i nostri occhi solo dopo aver fatto rimbalzare un oggetto freddo. Senza questa radiazione originale del corpo nero, gli oggetti freddi sembrerebbero neri, il che è proprio ciò che gli individui notano di notte senza oggetti caldi in vista. Se gli umani fossero in grado di vedere nell'infrarosso, sarebbero in grado di vedere anche gli oggetti a temperatura ambiente.