Studi e considerazioni sul corpo nero
Nel 1860 il fisico
Gustav Robert Kirchhoff fig.(22-b)
introdusse la nozione di "corpo nero" come un corpo in grado di assorbire
completamente onde elettromagnetiche di qualunque lunghezza d'onda. Poiché ogni
corpo può emettere le stesse lunghezze d'onda che è in grado di assorbire, il
corpo nero è anche capace di emettere radiazioni di qualunque lunghezza d'onda.
Il corpo nero è un modello ideale che non esiste in natura (anche se ci si può
avvicinare parecchio) per il quale le leggi dell'irraggiamento diventano
particolarmente semplici e più semplice diventa lo studio dell'emissione e dell'assorbimento della radiazione da parte
della materia. Lo stesso Kirchhoff dimostrò che si può ottenere un dispositivo
che si comporta come un corpo nero ideale mantenendo a temperatura uniforme le
pareti di un contenitore cavo nel quale è praticato un forellino. Le pareti
calde emettono, diffondono e assorbono
continuamente onde elettromagnetiche; dopo molti processi di questo genere,
soltanto una frazione piccolissima di tale radiazione incide sul foro ed esce
dalla cavità. Allo stesso modo, tutte le onde provenienti dall'esterno, che
giungono in corrispondenza del foro, entrano nella cavità e, dopo diversi
processi di diffusione sulle pareti, sono completamente assorbite.
L'introduzione di questo dispositivo permise di condurre misure sempre più
accurate sulle proprietà della radiazione di corpo nero. Fu così possibile
giungere a diversi risultati sperimentali. Uno di essi è la legge di
Stefan-Boltzmann, fig(2-b/4-b) che
mette in relazione l'intensità di irraggiamento I del corpo nero con la sua temperatura:
Dove T è la temperatura assolta, S la superficie del corpo nero e la
costante universale di Stefan-Boltzmann 
.
Per ogni valore
fissato della temperatura, si determinano i contributi all'intensità di
irraggiamento da parte delle onde elettromagnetiche di diverse lunghezze
d'onda. La fig.(24-b) mostra le curve
che, per diverse temperature delle pareti, forniscono la distribuzione spettrale dell'intensità di irraggiamento R(l,T):
dove DI(l l Dl,T) è l'intensità di irraggiamento, alla temperatura T, dovuta alle onde elettromagnetiche di lunghezza d'onda compresa
tra l e l Dl
E' evidente che
l'intensità d' irraggiamento del corpo nero aumenta con l'aumentare della sua
temperatura. Inoltre la lunghezza d'onda a cui corrisponde il massimo di R(l,T) diviene sempre più piccola all'aumentare
di T. Il fisico Wilhelm Wien fig.(1-b) stabilì che, alla temperatura T, la lunghezza d'onda 
in corrispondenza
della quale si ha il massimo di R(l,T) è inversamente proporzionale a T
secondo l'equazione nota come la legge
dello spostamento di Wien:
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