52. Enrico Borghi – Lo spettro del corpo nero: determinazione sperimentale


In questo studio si esaminano alcune caratteristiche del fenomeno dello scambio, fra corpi materiali, di radiazione elettromagnetica termica.                                                                     Tale scambio costituisce una delle tre possibili modalità in cui può avvenire la trasmissione di calore fra i corpi: radiazione, convezione e conduzione.

Lo studio è diviso in due parti.

Nella prima, che ha carattere introduttivo, vengono definite alcune grandezze riguardanti il fenomeno dello scambio, che consiste nell’assorbimento e nella emissione di radiazione termica (detta anche “calore raggiante”) da parte della materia e vengono in particolare presentate:                                                                                                                                                – le proprietà di assorbimento/emissione di radiazione termica dei corpi materiali in condizioni di equilibrio termodinamico;                                                                                            – le proprietà di assorbimento/emissione di radiazione termica del cosiddetto “corpo nero”;                                                                                                                                                         – una importante proprietà dell’energia della radiazione termica contenuta, in condizioni di equilibrio termodinamico, in una cavità mantenuta a una temperatura prestabilita;         – una procedura per stabilire una relazione fra la potenza della radiazione emessa dal corpo nero costituito da un piccolo foro praticato nella parete di una cavità contenente radiazione termica in condizioni di equilibrio termodinamico e l’energia di tale radiazione termica.

Nella seconda parte vengono illustrati i risultati delle misure della potenza della radiazione emessa da un corpo nero, effettuate nella seconda metà dell’‘800 e culminate con i dati sperimentali, molto precisi, ottenuti da O. Lummer ed E. Pringsheim (1899).                      Le misure forniscono una famiglia di curve, parametrate dalla temperatura, rappresentative del potere emissivo del corpo nero espresso in funzione della lunghezza d’onda (o della frequenza) della radiazione termica.

La famiglia di curve ha dato origine a un problema rimasto per qualche tempo irrisolto. Infatti la Fisica della seconda metà dell’‘800 non è riuscita a spiegare quale legge, o quale principio, o quale scenario di filosofia naturale occorre invocare per giustificare da un punto di vista teorico la forma di queste curve.

Negli studi che in “fisicarivisitata” saranno pubblicati in successione, dopo questo, verranno descritti i tentativi fatti dai fisici di quell’epoca, tentativi non risolutivi del problema ma che è comunque utile conoscere, e verrà infine descritto il successo ottenuto nell’anno 1900 da Planck, successo che può essere considerato il passo iniziale che ha condotto alla creazione di un nuovo scenario di filosofia naturale, quello della Meccanica quantistica.

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