undefined - Fiche de révision Afterclasse

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À savoir refaire

Schémas

Différentes sources de lumière

Couleur des corps chauffés et loi de Wien

Interaction lumière – matière

Vision des lumières colorées

Couleur des corps chauffés et loi de Wien

- ACouleur des corps chauffés
  - Définition
    Incandescence
    
    Phénomène physique qui se manifeste par une émission de lumière due à la température d'un corps chauffé.
    
    Si cette température est suffisamment élevée, le corps émet des rayonnements électromagnétiques dans le spectre visible.
  - Remarque
    Lorsque la température du corps incandescent augmente, la lumière qu'il émet passe par les couleurs rouge, orange, jaune, blanc et bleuté.
  - Remarque
    La lumière émise dépend de la température du corps chauffé. Lorsque la température augmente, le spectre de la lumière émise par le corps incandescent s'enrichit vers le violet.
  - Remarque
    On utilise l'expression « chauffé au rouge » ou « chauffé à blanc » pour qualifier l'état d'un métal à la forge.
- BLa loi de Wien
  - Définition
    Loi de Wien
    La loi du rayonnement de Wien caractérise la dépendance du rayonnement du corps noir à la longueur d'onde.
    
    La longueur d'onde à laquelle un corps noir émet le plus de flux lumineux est inversement proportionnelle à sa température.
    
    La relation liant la longueur d'onde $\lambda_{max}$ ( $m$ ), correspondant au pic d'émission lumineuse du corps noir, et la température $T$ (exprimée en kelvin) a pour version simplifiée, dans le système d'unité international :
    
    $\lambda_{max}=\frac{2,898.10^{-3}}{T}$ .
  - Remarque
    Plus la température est élevée, plus le maximum de la courbe se situe à une longueur d'onde faible : c’est la loi de déplacement de Wien.
  - Remarque
    Le kelvin ( $K$ ) est l'unité de température absolue du système international. La relation qui permet de convertir une température $\theta$ exprimée en $^oC$ en une température $T$ en $K$ est $T=\theta+273,15$ .
  - Remarque
    La détermination de $\lambda_{max}$ ne suffit pas à prévoir la couleur perçue d'un objet car elle dépend de l'ensemble des radiations visibles émises.
    
    Ex. : un corps incandescent dont le maximum d'émission est dans le vert (comme le Soleil) émet une lumière perçue comme blanche.
  - Remarque
    Plus un objet est chaud, plus la longueur d'onde du rayonnement émis le plus intensément est courte.
  - Exemple
    La température de surface du Soleil est $5780$ $K$ , ce qui correspond à un maximum d'émission vers $500$ $nm$ , au milieu du spectre visible (du violet au rouge). Cette lumière nous apparaît comme jaune.
    
    Les étoiles plus chaudes émettent à des longueurs d'onde plus courtes et apparaissent bleutées ; les étoiles plus froides nous semblent rougeâtres.
  - Exemple
    Pour un objet qui a une température d'environ $300$ $K$ ( $28\ ^o$ C $), il émet principalement dans l'infrarouge moyen, aux alentours de$ \lambda_{max}=10\ \mu $m. Cela a de multiples conséquences, par exemple : la plupart des caméras à vision nocturne fonctionnent sur le principe de la détection de ce rayonnement thermique ; la difficulté pour les astronomes à observer dans l'infrarouge moyen car le rayonnement ambiant se mêle au signal provenant de l'objet étudié.$