7. El coeficiente de emisión

El coeficiente de emisión $ϵ$ depende, no sólo de la frecuencia $\nu$, sino también de la condición de la sustancia emisora contenida en el elemento de volumen $d\tau$, y, en términos generales, de un modo muy complicado, según los procesos físicos y químicos que tienen lugar en los elementos de tiempo y volumen en cuestión.

Pero la ley empírica de que la emisión de cualquier elemento de volumen depende enteramente de lo que ocurre en el interior de dicho elemento se cumple en todos los casos (principio de Prevost).

Un cuerpo $A$ a $100°\mathrm{C}.$ emite hacia un cuerpo $B$ a $0°\mathrm{C}.$ exactamente la misma cantidad de radiación que hacia un cuerpo $B^{\prime }$ igualmente grande y situado de manera similar a $1000°\mathrm{C}.$ El hecho de que el cuerpo $A$ sea enfriado por $B$ y calentado por $B^{\prime }$ se debe enteramente a que $B$ es un emisor más débil, y $B^{\prime }$ un emisor más fuerte que $A$.

Introduciremos ahora la hipótesis ulteriormente simplificadora de que la condición física y química de la sustancia emisor depende de una sola variable, a saber, de su temperatura absoluta $T$. Una consecuencia necesaria de esto es que el coeficiente de emisión $ϵ$ depende, aparte de la frecuencia $\nu$ y de la naturaleza del medio, únicamente de la temperatura $T$.

La última afirmación excluye de nuestra consideración una serie de fenómenos de radiación, tales como la fluorescencia, la fosforescencia, la luminosidad eléctrica y química, a los que E. Wiedemann ha dado el nombre común de «fenómenos de luminiscencia». Nos ocuparemos exclusivamente de la «radiación térmica» pura.

Un caso especial de radiación térmica es aquel en el que la naturaleza química de la sustancia emisora permanece invariable. En este caso, la emisión tiene lugar enteramente a expensas del calor del cuerpo. No obstante, es posible, de acuerdo con lo que se ha dicho, tener radiación térmica mientras se producen cambios químicos, siempre y cuando la condición química esté completamente determinada por la temperatura.

[8.]8. Propagación.–-La propagación de la radiación en un medio que se supone homogéneo, isotrópico y en reposo tiene lugar en líneas rectas y con la misma velocidad en todas direcciones, quedando excluidos por completo los fenómenos de difracción. Sin embargo, por lo general, cada rayo sufre durante su propagación un cierto debilitamiento, debido a que una cierta fracción de su energía es desviada continuamente de su dirección original y dispersada en todas direcciones. Este fenómeno de «dispersión», que no significa ni una creación ni una destrucción de energía radiante, sino simplemente un cambio en la distribución, tiene lugar, en términos generales, en todos los medios que difieren de un vacío absoluto, incluso en sustancias químicamente perfectamente puras.Véase, por ej., Lobry de Bruyn y L. K. Wolff, Rec. des Trav. Chim. des Pays-Bas 23, p. 155, 1904. La causa de esto es que ninguna sustancia es homogénea en el sentido absoluto de la palabra. Los elementos espaciales más pequeños exhiben siempre algunas discontinuidades debido a su estructura atómica. Pequeñas impurezas, como, por ejemplo, partículas de polvo, aumentan la influencia de la dispersión sin afectar, sin embargo, de manera apreciable su carácter general. De ahí los llamados medios

medios, es decir, aquellos que contienen partículas extrañas, pueden considerarse con toda propiedad como ópticamente homogéneos,Para restringir la palabra homogéneo a su sentido absoluto significaría que no podría aplicarse a ninguna sustancia material. siempre que tanto las dimensiones lineales de las partículas extrañas como las distancias entre las partículas vecinas sean suficientemente pequeñas en comparación con las longitudes de onda de los rayos considerados. En lo que respecta a los fenómenos ópticos, pues, no existe una distinción fundamental entre las sustancias químicamente puras y los medios turbios recién descritos. Ningún espacio está ópticamente vacío en el sentido absoluto, excepto el vacío. Por lo tanto, se puede hablar de una sustancia químicamente pura como de un vacío enturbiado por la presencia de moléculas.

Un ejemplo típico de dispersión nos lo ofrece el comportamiento de la luz solar en la atmósfera.

Cuando, con un cielo despejado, el sol se encuentra en el cenit, solo alrededor de dos tercios de la radiación directa del sol llegan a la superficie de la tierra. El resto es interceptado por la atmósfera, siendo en parte absorbido y transformado en calor del aire, pero en parte también dispersado y convertido en luz difusa del cielo.

Este fenómeno es producido probablemente no tanto por las partículas suspendidas en la atmósfera como por las propias moléculas del aire.

Si la dispersión depende de la reflexión, de la difracción o de un efecto de resonancia en las moléculas o partículas, es un punto que podemos dejar enteramente de lado. Solo tomamos en cuenta el hecho de que cada rayo, en su trayectoria a través de cualquier medio, pierde una cierta fracción de su intensidad. Para una distancia muy pequeña, $s$, esta fracción es proporcional a $s$, digamos ${\beta }_{\nu }s\mathrm{\backslash Label}[eqn](3)\text{upshape (3)}$ donde la cantidad positiva ${\beta }_{\nu }$ es independiente de la intensidad de la radiación y se denomina «coeficiente de dispersión» del medio. Dado que se supone que el medio es isotrópico, ${\beta }_{\nu }$ también es independiente de la dirección de propagación y de la polarización del rayo. Sin embargo, como lo indica el subíndice $\nu$, depende no solo de la constitución física y química del cuerpo, sino también, en un grado muy marcado, de la frecuencia. Para ciertos valores de $\nu$, ${\beta }_{\nu }$ puede ser tan grande que la propagación rectilínea de los rayos queda virtualmente destruida. Para otros valores de $\nu$, sin embargo, ${\beta }_{\nu }$ puede volverse tan pequeño que la dispersión puede despreciarse por completo. Por generalidad, asumiremos un valor medio de ${\beta }_{\nu }$. En los casos de mayor importancia, ${\beta }_{\nu }$ aumenta de manera bastante apreciable a medida que $\nu$ aumenta, es decir, la dispersión es notablemente mayor para los rayos de menor longitud de onda;Lord Rayleigh, Phil. Mag., 47, p. 379, 1899. de ahí el color azul de la luz difusa del cielo.

La energía de la radiación dispersada se propaga desde el lugar donde ocurre la dispersión de un modo similar a como la energía emitida se propaga desde el lugar de emisión, ya que viaja en todas las direcciones del espacio.

Sin embargo, no tiene la misma intensidad en todas las direcciones y, además, está polarizada en algunas direcciones especiales, dependiendo en gran medida de la dirección del rayo original. No necesitamos, sin embargo, entrar en ninguna discusión adicional sobre estas cuestiones.