Radiación de cuerpo negro (1): ley de Planck
2025-08-31
En física, un cuerpo negro es un cuerpo que absorbe (no refleja) toda la radiación electromagnética que le llega. Cuando un cuerpo negro se encuentra en equilibrio termodinámico con su entorno, no puede limitarse a absorber sin más, sino que tiene que emitir tanta potencia como la que recibe. La radiación que emite el cuerpo negro en estas condiciones se llama, obviamente, radiación de cuerpo negro. En esta serie de artículos vamos a estudiar algunos aspectos interesantes sobre la radiación de cuerpo negro. Empecemos por lo práctico: la ley de Planck sobre el espectro de la radiación cuerpo negro.
Modelar un cuerpo negro es muy útil porque resulta que muchos cuerpos, a pesar de no encontrarse en equilibrio termodinámico, se comportan en la práctica casi, casi como cuerpos negros; tal es el caso del Sol, por ejemplo.
Durante mucho tiempo, en parte debido a las dificultades técnicas a la hora de medir, no hubo un modelo satisfactorio del espectro de la radiación de cuerpo negro. La situación cambió en el año 1900, cuando Max Planck dio con la ley empírica que acabó llevando su nombre: la que conocemos hoy como ley de Planck de la radiación de cuerpo negro. La ley de Planck da la siguiente expresión para la intensidad específica 𝐼𝜈, que es el flujo radiante electromagnético por unidad de ángulo sólido y por unidad de frecuencia en función de la propia frecuencia 𝜈 y la temperatura absoluta 𝑇:
𝐼𝜈(𝜈,𝑇) = (2ℎ𝜈³ ⁄ 𝑐²) {1 ⁄ [𝑒(ℎ𝜈) ⁄ (𝑘𝐵𝑇) − 1]}.
En la anterior expresión, ℎ ≅ 6,626×10⁻³⁴ J s⁻¹ es la constante de Planck, 𝑐 ≅ 2,998×10⁸ m s⁻¹ es la velocidad de la luz y 𝑘𝐵 ≅ 1,381×10⁻²³ J K⁻¹ es la constante de Boltzmann.
El espectro que da la ley de Planck se ajusta excelentemente a los resultados experimentales.
Intensidad específica de un cuerpo negro a diferentes temperaturas
en función de la frecuencia de acuerdo con la ley de Planck.
Categorías: Física
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