Alla scoperta del Corpo Nero: esiste davvero? Cos’è?

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In fisica, quando si parla di corpo nero, ci si riferisce ad un concetto del tutto astratto: in natura infatti non esistono corpi neri e se dovessero esistere non sono ancora stati scoperti. Ma cosa intende propriamente con l’espressione corpo nero? Seppur si tratti di un concetto astratto, le varie teorie fisiche in merito ci permettono di avere un’idea molto dettagliata su quello che significa corpo nero. Per comprendere però questo concetto, bisogna conoscere almeno a grandi linee un altro concetto fondamentale ossia quello di onde elettromagnetiche

Cos’è il corpo nero?

Corpo-neroUn corpo nero è un oggetto ideale (e quindi non realmente esistente in natura) che è in grado di assorbire tutta la radiazione elettromagnetica, senza rifletterne nemmeno una minima parte. In natura, ogni corpo che viene investito da un fascio di radiazioni si comporta in modo prevedibile: parte delle radiazioni viene riflessa, parte viene diffusa, parte riesce ad attraversare il corpo e solo una parte viene invece assorbita. In un corpo nero invece tutta l’energia viene immagazzinata.

Naturalmente si tratta di un concetto astratto e lo si può comprendere subito: non esistono in natura oggetti in grado di assorbire interamente la radiazione che li colpisce! Tuttavia, va detto che ci sono corpi che se colpiti da radiazioni aventi determinate lunghezze d’onda si comportano proprio come il corpo nero. Ne sono un esempio il nero d’avorio ed il nero fumo, che sotto determinate lunghezze d’onda sono in grado di assorbire interamente le radiazioni. Tali corpi però, se colpiti da lunghezze d’onda superiori, tornano a comportarsi come tutti gli altri corpi presenti in natura e quindi non si possono considerare dei corpi neri.

Il corpo nero e la legge della conservazione dell’energia

Il concetto di corpo nero va a scontrarsi con la legge della conservazione dell’energia. Tale legge afferma che, anche se l’energia può essere trasformata e convertita, la quantità totale di essa non può variare nel tempo. In sostanza quindi, il corpo nero non può imprigionare in sé tutta l’energia assorbita ed è costretto a ri-emetterla in qualche modo. Ecco che subentra quindi una precisazione: i corpi neri sono corpi ideali che assorbono l’energia senza rifletterne nemmeno una parte. Tale energia però viene ri-emessa sotto forma di radiazione termica, proprio per via della legge di conservazione.

Il corpo nero in laboratorio: come sarebbe?

Il corpo nero, come abbiamo detto, non esiste in natura. Esso può tuttavia essere realizzato in laboratorio mediante una cavità di grandissima dimensioni con all’interno un foro piccolissimo. Dal punto di vista empirico, una simile simulazione dovrebbe riprodurre quello che per ora rimane un concetto puramente astratto. Se un raggio di luce infatti dovesse colpire il minuscolo foro posto al centro della cavità, questo si rifletterebbe infinitamente sulle sue pareti prima di riuscire a fuoriuscire dall’apertura. Attualmente però la risoluzione di questo concetto complesso e di difficile dimostrazione è ancora aperta e oggetto di studio della fisica quantistica. Il concetto di corpo nero porta ancora in sé diverse contraddizioni e limiti intrinsechi come il concetto di catastrofe ultravioletta, tutt’ora oggetto di dibattito e studi complessi in ambito fisico.

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