Radiação do Corpo Negro

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Informe de laboratorio
Radiação do Corpo Negro
Física moderna
Professor: Rodrigo Leonardo De Oliveira Basso
Aluno
Hussein Abdul Karim Moussa
Universidad Federal de la Integración Latinoamericana
Ingeniería Física
2020.6
Introdução
Corpos negros, sao corpos cujas superfıcies absorve toda a radiação termica que neles
incidem. Todos os corpos negros, numa temperatura T, emitem radiação termica de mesmo
espectro.
Esse experimento pretende estudar as características da radiação emitida por um corpo
aquecido em diferentes temperaturas e reproduzir a lei da radiação de Planck.
O experimento da radiação do Corpo Negro consiste basicamente de uma fonte de luz em
uma cavidade escura (idealizada como o corpo negro) na qual existe um pequeno orificio
pelo qual a luz sai. A luz é colimada por uma fenda colimadora e em seguida focalizada em
um prisma onde é difratada, separando os comprimentos de onda λ e formando assim um
espectro de cores, desde a região do IR até UV.
Podemos usar a fórmula de Planck para obter equaçoes importantes para nosso cálculo,
como a da Lei de Wien (equação 1).
Procedimento, Dados e Análises Experimentais
Com o auxílio de um espectrofotômetro prisma, a intensidade da luz é medida em função
do ângulo de espalhamento. Esse procedimento é feito manualmente variando-se
lentamente a posição do sensor de luz frente ao espectro da luz difratada pelo prisma.
Usando o programa Pasco Capstone, podemos coletar dados como comprimento da onda e
outros dados importantes.
Segue a Tabela 1 com os comprimentos de onda coletadas pelo programa Pasco Capstone.
As Temperaturas foram calculadas usando os valores das tensões e correntes e sabendo
que Ro=0.84 ohms, usamos a equação 2 .
equação 2
V=10(9.78) V V= 7(6.82)V V= 4(3.88)V
i=0.667A i=0.545A i=0.395A
T=3956.09K T=3387.30K T=2676.40K
λmax (nm) λmax (nm) λmax (nm)
1 569.55 570.53 571.12
2 569.64 572.43 574.09
3 567.81 568.01 573.59
4 569.94 572.61 572.99
5 569.75 570.63 -----
Média 569.338 570.842 572.9475
Tabela 1: λmax experimentais obtidos dos gráficos para cada tensão aplicada.
Usando os valores da Temperatura obtidos no item anterior, utilizamos a equação de Wien
(equação 1) para calcular os comprimentos de onda máximo ƛmax para V = 4, 7 e 10 V.
Usando a equação 2, temos:
hc/4.965kB = 2.898x10^-3 mK
então ƛmax1= 732.54 nm ƛmax2= 855.55 nm ƛmax3= 1082.80 nm
Sabendo os valores experimentais e os valores teóricos, podemos calcular os erros
percentuais. Segue a tabela 2 com os valores.
ƛmax (Experimental) ƛmax (teórico) Diferença %
569.338 732.54 28.67
570.842 855.55 49.88
572.9475 1082.798 88.99
Tabela 2: λmax experimentais e teóricos com as diferenças percentuais
Agora podemos calcular as Temperaturas T utilizando os ƛmax experimentais e a equação
1.
Segue a Tabela 3 com os valores da Temperatura calculados teoricamente e
experimentalmente, com as diferenças percentuais respondentes.
T. Experimental (K) T. Teórica (K) Diferença %
5090.12 3956.09 28.67
5076.71 3387.3 49.87
5058.06 2676.4 88.99
Tabela 3: Temperaturas T experimentais e teóricas com as diferenças percentuais.
Resultados e conclusão
Com os dados experimentais obtidos podemos aproximar o valor da constante de Planck e
comparar com o valor real.
Temos :
A média das ƛmax (Experimentais) = 571.0425 nm
A média das Temperaturas (T Teoricas) = 3339.93 K
E usando a Lei de Wien podemos notar que
ℎ = (𝜆𝑚𝑎𝑥 * 𝑇) / 4. 37363𝑥10 30 
Então, substituindo na fórmula teremos,
ℎ = (571. 0425𝑛𝑚 * 3339. 93)/ 4. 37363𝑥10 30 = 4. 360772𝑥10−34 𝑚2 . 𝑘𝑔 / 𝑠 
O valor real da constante de Planck e então estamos comℎ = 6. 62607004𝑥10−34𝑚2 . 𝑘𝑔 / 𝑠 
diferença percentual de . É imensa a diferença. Isso é devido a que já teríamos51. 95%
erros nos cálculos das temperaturas e os comprimentos de onda.
Os valores de λmax calculado e experimental da Tabela 2 e os valores das temperaturas da
Tabela 3 diferen por que a lâmpada usada não é um corpo negro, mais bem, é uma
aproximação da mesma, chamado de corpo cinza.
A cor do bulbo muda pois a cor do filamento muda, e esta a sua vez muda com a
temperatura de modo que o comprimento da onda diminui quando a temperatura aumenta,
a cor muda de vermelho para azul ou branco azulado.
O sol é de cor branca, resultante da soma de todas as cores do espectro visível.