Lectura
Tabla del Espectro Electromagnético
[Tabla del espectro EM (Serway, 2008): dos ejes — izquierdo: frecuencia en Hz (10² a 10²⁴); derecho: longitud de onda desde km hasta pm. Regiones: Ondas largas, AM, TV/FM, Microondas, Infrarrojo, Luz visible (con espectro de colores: violeta 400nm, azul, verde, amarillo, naranja, rojo ~700nm), Ultravioleta, Rayos X, Rayos gamma. Fuente: https://n9.cl/sizk3]
Con base en los conceptos de radiación de un cuerpo negro, del efecto fotoeléctrico, de la radiación electromagnética y del principio de incertidumbre de Heisenberg, respondo las siguientes preguntas:
a) Sobre la radiación de un cuerpo oscuro, argumento o refuto las siguientes afirmaciones:
i) Todos los objetos emiten energía.
[Espacio para respuesta: Verdadero. Según la ley de Stefan-Boltzmann, todos los objetos con temperatura por encima del cero absoluto emiten radiación electromagnética. A temperatura ambiente (≈ 300 K), los objetos emiten principalmente en el infrarrojo, que no es visible para el ojo humano pero existe como energía radiante.]
ii) El ojo humano no es capaz de ver todos los objetos que existen en un cuarto que carece de luz o está obscuro.
[Espacio para respuesta: Verdadero. El ojo humano solo percibe la luz visible (400-700 nm). Los objetos en un cuarto oscuro emiten radiación infrarroja (≈ 10 μm a temperatura ambiente), que el ojo no detecta. Por eso no podemos ver en la oscuridad sin instrumentos de visión nocturna.]
b) El ojo humano tiene una máxima sensibilidad a la luz de 560 nm. Por tanto, respondo:
i) ¿Cuál es el rango de la longitud de onda de la luz visible?
[Espacio para respuesta: El rango de la luz visible es aproximadamente de 400 nm (violeta) a 700 nm (rojo).]
ii) ¿Cuál es la temperatura de un cuerpo negro cuya radiación ocurre a los 400 nm?
[Espacio para cálculo: \lambda_{\max} \cdot T = b = 2{,}898 \times 10^{-3}\,\text{m·K} T = \frac{b}{\lambda_{\max}} = \frac{2{,}898 \times 10^{-3}}{400 \times 10^{-9}} \approx 7245\,\text{K} *]
iii) ¿A los 400 nm es posible detectar o percibir con el ojo humano la radiación de un cuerpo negro?
[Espacio para respuesta: Sí, 400 nm es el límite inferior del espectro visible (violeta). Está en el borde de la percepción visual humana — apenas visible. La radiación de un cuerpo negro a esa longitud de onda (≈7245 K) es percibible.]
iv) ¿Cuál es la temperatura del cuerpo negro cuando su radio está en el punto más intenso equivalente a 560 nm de longitud de onda?
[Espacio para cálculo: T = \frac{b}{\lambda_{\max}} = \frac{2{,}898 \times 10^{-3}}{560 \times 10^{-9}} \approx 5175\,\text{K} Nota: esta temperatura es cercana a la temperatura superficial del Sol (~5778 K), que tiene su máximo de emisión en el verde-amarillo, coincidiendo con la máxima sensibilidad del ojo humano.]
