La ley de radiación de Planck describe la distribución de energía de la radiación electromagnética en función de la longitud de onda o frecuencia emitida por un cuerpo negro.
Si un cuerpo negro emite una radiación electromagnética en forma de radiación de calor, esta radiación se distribuye en una amplia gama de longitudes de onda. Esto se llama distribución espectral. Estos espectros de radiación muestran un máximo claro, que se desplaza a longitudes de onda más bajas a medida que aumenta la temperatura. Esto se llama la ley de desplazamiento de Viena. La intensidad de la radiación aumenta con el aumento de la temperatura. Esta correlación está descrita por la ley Stefan-Boltzmann. La siguiente figura muestra diferentes aspectos de la radiación planckiana para diferentes temperaturas.
La ley de radiación de Planck existe en una multitud de variantes. Se formuló en función de la longitud de onda y la frecuencia de la radiación. Además, se definió para la intensidad de la radiación, la energía, el número de fotonesy para la radiación en diferentes direcciones.
La ley de radiación de Planck establece una conexión entre la ley de Stefan-Boltzmann, la ley de Rayleigh-Jeans, la ley de radiación de Viena y la ley de desplazamiento de Viena. La ley de Stefan-Boltzmann establece que la potencia radiada de la radiación térmica es proporcional a la cuarta potencia de la temperatura. La potencia radiada a una cierta temperatura corresponde al área bajo el respectivo espectro de radiación. La ley de Rayleigh-Jeans describe la relación de la radiación térmica con la temperatura de un cuerpo negro en longitudes de onda largas. La ley de radiación de Viena también describe la dependencia de la radiación térmica de un cuerpo negro con respecto a la temperatura, pero sólo es válida para pequeñas longitudes de onda. La ley de desplazamiento de Wien especifica el desplazamiento del máximo de la longitud de onda con el aumento de la temperatura a valores menores. Estas relaciones se muestran en la siguiente figura.
El principio de la ley de radiación de Planck se basa en el hecho de que la energía de un cuerpo negro no se libera continuamente, sino en pequeños paquetes de energía. Estos paquetes de energía, llamados cuantos, siempre asumen ciertos valores de energía, que son un múltiplo integral del cuanto de acción de Planck. El quantum de acción de Planck es una constante natural fundamental que fue descubierta por el físico Max Planck durante la determinación de la ley de radiación de Planck. Este descubrimiento sentó las bases de la física cuántica moderna. La física cuántica describe el comportamiento de las partículas más pequeñas y sus interacciones. Los tamaños de estas partículas están en el rango de los átomos y por debajo. Estas pequeñas partículas causan fenómenos que no pueden ser explicados por la mecánica clásica.
Planck's radiation law