¿La curva de radiación del cuerpo negro solo se aplica a cuerpos negros perfectos? ¿Se aplica también a cualquier objeto a cierta temperatura?

El espectro del cuerpo negro es, en última instancia, puramente una propiedad de la luz misma: es el estado de máxima entropía para una cantidad dada de energía radiativa por unidad de volumen y, por lo tanto, el estado donde la luz está en equilibrio térmico consigo misma y tiene una temperatura bien definida. . La condición de entropía máxima es en realidad más que un simple espectro: la amplitud debe ser independiente de la dirección y la polarización. También es un espectro absoluto: dado que el espectro relativo es una función de la temperatura, que es un proxy de la energía total por unidad de volumen, la cantidad absoluta de cada frecuencia tiene que ser justa para sumar el total correcto mientras se tiene el relación correcta con otras frecuencias.

La importancia de los cuerpos negros es simplemente que son objetos que alcanzan el equilibrio térmico con la luz tan rápido como sea posible: en un solo paso absorben toda la luz existente y la reemiten con un espectro correspondiente a su propia temperatura.

Y la importancia de las cavidades es que llegarán al equilibrio térmico con luz más temprano que tarde, incluso si las paredes no son idealmente negras, porque cada rebote de la luz de las paredes lo acerca al equilibrio. También son importantes porque naturalmente dan omnidireccionalidad, lo cual es importante para el verdadero estado de entropía máxima.

En particular, el sol es una aproximación bastante buena a un cuerpo negro con una temperatura de 5778 K, excepto que, afortunadamente para nosotros, la direccionalidad es incorrecta: no llena todo el cielo. Si lo hiciera, no solo estaríamos tostados, sino que a pesar de que la energía nos llegara por todos lados, no podríamos explotar nada para hacer un trabajo útil (¡como hacer funcionar el aire acondicionado!), Precisamente porque nos llegaba desde todos los lados. Es solo porque el resto del cielo es frío, con una temperatura efectiva de 2.73 K del fondo cósmico de microondas que el sol es una fuente tan importante de energía explotable.

El ideal de cuerpo negro es solo eso: un ideal. Las estrellas, por ejemplo, serían cuerpos negros perfectos, excepto que sus atmósferas albergan plasmas que se combinan y se dividen todo el tiempo, y las temperaturas en el centro significan que los procesos nucleares liberan energía a través de los neutrinos. El “color” de una superficie expone información sobre procesos físicos que ocurren en esa superficie: los colores que se reflejan o transmiten o modifican el espectro que estaría presente si solo se obtuvieran procesos térmicos.

La curva de radiación del cuerpo negro es una curva teórica que no funciona perfectamente porque nada es un cuerpo negro perfecto. Sin embargo, es una aproximación bastante buena para la mayoría de los propósitos prácticos.

Por supuesto que es una idealización. La física se asocia con gases ideales, vacío perfecto, condiciones ideales de presión y temperatura, aislamiento perfecto, etc.