¿Se le puede dar a cada onda EM una cierta temperatura?

Es un poco engañoso hablar sobre la temperatura de una onda electromagnética en particular. Es mejor considerar que todos los objetos irradian un espectro de ondas EM, dependiendo de su temperatura. Busque “Radiación de cuerpo negro”, por ejemplo aquí: Radiación de cuerpo negro – Wikipedia. La esencia es esta: un “cuerpo negro” es un emisor / absorbedor perfecto, y emite todas las frecuencias, pero con un pico de emisión inversamente relacionado con su temperatura. Nos acostumbramos a especificar el pico de emisión en un número, la temperatura (en Kelvins, donde 0 significa cero absoluto). La radiación de fondo cósmica de microondas coincide con el perfil de emisión de cuerpo negro para un objeto que tiene la temperatura de 2.73 K, por lo que su pico está en el rango de microondas, aproximadamente 1.87 mm. Pero recuerde que el CMB contiene un rango de longitudes de onda de onda EM. Una onda EM particular, con exactamente una longitud de onda, no corresponde a ningún emisor de temperatura. Pero para cualquier temperatura, hay una longitud de onda pico claramente definida para la radiación emitida de un emisor perfecto, por lo que la pregunta podría reformularse como: ¿Qué rango de temperaturas da como resultado la emisión máxima en el rango UV (100-400 nm)? Respuesta: (7000 – 30 000 K). ¿Y qué rango de temperaturas produce emisiones máximas en el rango de IR (700-1000 nm)? Respuesta: (3000 – 4000 K). Nota: nuestro sol tiene una temperatura de superficie de aproximadamente 5800 K y tiene un pico de emisión en el rango de luz visible. Conveniente para nosotros, ¿verdad?

Sí, el CMB consiste en radiación EM, por lo que no debería ser diferente a cualquier otro tipo de radiación EM. Después de todo, todo es lo mismo, solo diferentes frecuencias / energías. Es más fácil conceptualizar el concepto de temperatura para la radiación EM al pensar en la imagen cuántica, donde se puede ver como un “gas” de fotones (que serían bosones relativistas sin masa que obedecen las estadísticas de Bose-einstein). Entonces es más fácil ver que la temperatura es análoga a la energía cinética promedio de las partículas en el gas, al igual que para un gas clásico ideal.

El CMB no tiene una sola longitud de onda. El CMB es radiación de cuerpo negro con una distribución espectral de un cuerpo a 2.7K. Entonces, no, su ejemplo es incorrecto y una onda EM no puede recibir una temperatura.

Sin embargo, hablamos de la temperatura de las fuentes de luz todo el tiempo, entonces, ¿qué da? Por ejemplo, las bombillas cálidas que compraste dicen 2700K, mientras que las CFL horribles pero eficientes que compraste dicen 5000K. Bueno, nuevamente se refieren a la temperatura real del filamento radiante en el caso del bulbo incandescente, o a la forma en que el ojo responde a varias longitudes de onda de luz emitidas por el CFL.

Lea sobre esto en Wikipedia bajo la radiación del cuerpo negro o la Ley de Planck.