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exerciceEjercicio 'Temperatura de antena'

Nivel ***
Tiempo necesario : 45 min

En la sección brillo espectral del cuerpo negro se expresa en función de la frecuencia de la forma siguiente :
2hc -2n 3 Bn (T ) = ------------------ -hn--- exp - 1 kB T
En este ejercicio, se propone mostrar cómo los radio-astronomos expresan la luminosidad radio como una temperatura en Kelvin.
Las leyes de la difracción enuncian que un haz luminoso elemental observado a una extensión S_O_ es igual a c? y que la medida sólo puede dar acceso a una dirección de polarización. La integración en S y _O_ permite convertir el brillo espectral en una potencia espectral.
La superficie S representa aquí la superficie colectora y _O_ el ángulo solido bajo el cual se ve la fuente elemental.
1) Demostrar que, en el dominio de las radiofrecuencias, la frecuencia de observación n del orden del unos cuantos GHz, verifica para las temperaturas encontradas en el Universo :
hn « kB T
Se da - 34 h=610 SI , y kB=1.3 10 -23 JK -1 . Se considera una nube molecular a 10K y una radiación a longitudes de onda superiores a 1cm. ayuda solución
2) Deducir la aproximación de la ley de radiación en el dominio radio :
Bn (T ) = 2c -2 n 2 kB T
ayuda solución
3) Demostrar que la integración del brillo espectral Bn en función de las variables angulares y de superficie conducen a una densidad espectral de potencia igual a 2kT ayuda ayuda solución
4) Determinar la potencia recibida en el intervalo de frecuencia Dn . ayuda solución

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