Como funcionam?
Então o comprimento de onda e a frequência da luz, ou radiação, emitida depende da temperatura em que o corpo se encontra?
Curvas de radiação emitida por corpo negro a diferentes temperaturas. Gráfico que mostra a potência por unidade de volume, em função do comprimento de onda. Lembre que potência é uma quantidade de energia transformada por unidade de tempo, sendo medida em Joule por segundo. Neste gráfico podemos notar alguns picos em torno de alguns comprimentos de ondas denotados por λmax. A maior quantidade de energia emitida pelo corpo à dada temperatura ocorre em comprimentos de onda em torno deste λmax. Note que para um corpo com temperatura próxima à do Sol (6000 K), o pico ocorre dentro da faixa de luz visível.
Corpo Negro
A radiação térmica tem origem no movimento caótico dos átomos e moléculas que constituem o corpo emissor. Por isso todo corpo, devido a sua temperatura, emite esse tipo de radiação e, se estiver suficientemente aquecido, parte dessa radiação será na faixa da luz visível.
Todo material emite, para o meio que o envolve e, dele absorve, esse tipo de radiação. Se estiver mais quente que o meio, a emissão será maior que a absorção e por isso sua temperatura diminuirá, e a do meio aumentará, até atingir uma situação de equilíbrio térmico. Nesta situação, as taxas de emissão e absorção da radiação térmica são iguais.
Entretanto existe uma espécie de corpo, de superfície bem negra como a fuligem ou o negro de fumo que praticamente só absorve e só emite, não refletindo a radiação que sobre ele incide.
Trecho destacado extraído do GREF (pg. 40 do livro, ou 6 do PDF).
Mas no início foi difícil...
Essa curva foi uma dor de cabeça para os físicos da virada do século XIX para o século XX, pois os resultados teóricos da física clássica não se encaixavam com esta curva obtida experimentalmente para diversos corpos negros, assim apenas em 1899 um físico alemão chamado Max Plank, para chegar a uma equação que descrevesse bem os dados experimentais, propôs que a energia emitida pudesse apenas assumir certas quantidades bem definidas, proporcionais à frequência da radiação. Ou seja, E = nhf, onde n é um número inteiro positivo, o que faz com que a energia seja um múltiplo de hf, o quantum de energia, e h = 6,626×10-34J.s é a constante de Planck. Fazendo isso, a curva de Planck, além de ajustar os dados experimentais com muita precisão, tende a ficar igual à curva clássica para grandes comprimentos de onda.
O próprio Planck não atribuiu significado físico à quantização da energia, achando que fosse apenas um artifício matemático para se ajustar uma curva aos pontos experimentais. Porém, muitos físicos que vieram depois de Planck fizeram diversas interpretações deste fenômeno, o que acabou por desenvolver um campo completamente novo na física, chamado de Física Quântica.
Para entender a relação entre o comprimento de onda máximo e a temperatura, siga adiante...