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Radiación infrarroja en cuerpo negro
La radiación infrarroja es la radiación electromagnética cuya longitud de onda está comprendida entre 700 nanómetros y 1 milímetro. De esta forma, se sitúa entre el límite rojo del espectro visible y las microondas más cortas. Todos los cuerpos, cuya temperatura es superior al cero absoluto, emiten una radiación infrarroja.
Sin embargo, para una temperatura y una longitud de onda dadas, hay un máximo de energía radiada que ningún cuerpo puede exceder. Si una superficie alcanza este máximo, se le llama cuerpo negro.
Los objetos corrientes no son cuerpos negros. Ellos no absorben el 100% de la energía incidente y seleccionan las longitudes de onda absorbidas. Consecuentemente, no pueden reemitir toda la energía incidente. La relación entre la energía emitida y la energía incidente se llama emisividad. Con frecuencia, esta relación depende de la longitud de onda.
En teoría, un cuerpo negro tiene una emisividad de 1.0 a todas las temperaturas y a todas las longitudes de onda.
Un cuerpo negro puede compararse a un radiador ideal que absorbe toda la energía incidente en su superficie, cualesquiera que sean la dirección y la longitud de onda. Reemite esta radiación electromagnética con una eficacia de 100% según la ley de Planck (ver curva de Planck al lado). Las curvas de emisión dependen únicamente de la temperatura del cuerpo negro.
Ley de Planck:
La ley de Wien da la longitud de onda (en micrómetros) que corresponden a la luminancia espectral máxima de un cuerpo negro a una temperatura dada T (en Kelvin):
Ley de Wien:
La ley de Wien da la longitud de onda (en micrómetros) que corresponden a la luminancia espectral máxima de un cuerpo negro.
La cantidad total de radiación emitida (en vatios) por un cuerpo negro es dada por la ley de Stefan-Boltzman. También la potencia radiada sólo depende de la temperatura T del cuerpo negro (en Kelvin):
En la práctica, una fuente infrarroja de referencia está concebida para tener la mejor emisividad posible (>0,9), cualquiera que sea la longitud de onda. Esta fuente comúnmente se llama cuerpo negro.
Todos los captadores infrarrojos de termografía (pirómetros, cámaras térmicas…) transforman la radiación térmica recibida en señal eléctrica para efectuar una medición de temperatura. Estos captadores necesariamente deben calibrarse con una fuente infrarroja de referencia cuerpo negro para garantizar la precisión de la medición de temperatura.
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