L'effet du corps noir et la loi de Planck

On peut remarquer que la couleur des vêtements portés pendant l’été a une influence sur le bien-être ressenti. En portant des couleurs foncées par exemple, on a plus chaud que si on porte des vêtements de couleurs pâles.
 
Expérimentalement, il est possible de simuler l’effet du rayonnement sur des corps de différentes couleurs. 
 
Si l’on insère un thermomètre dans trois pochettes de carton de couleur différente : une noire, une bleue et une blanche et que l’on place ces pochettes pendant un certain temps en dessous d’une lampe (qui simule le rayonnement solaire), on observera une différence de température pour les trois thermomètres.
 

 
Le thermomètre placé dans la pochette noire indiquera une température plus élevée que celle indiquée par les deux autres thermomètres. La température la plus basse sera celle dans la pochette blanche.
  
On dira que la température est la mesure du degré d’agitation des particules dans une substance. Les particules de matière sont donc plus agitées dans la pochette noire que dans la pochette blanche puisque la température de la première est plus élevée.
  
Un objet foncé ne réfléchit pas les rayons du Soleil de la même façon que le font les objets de couleur pâle.

En fait, les corps foncés ne réfléchissent pas ou très peu les rayons du Soleil. Au lieu de les faire rebondir (les faire réfléchir) comme le font les corps blancs, les corps noirs absorbent les rayons et les transforment en chaleur.

Cette absorption d’énergie entraîne une élévation de la température ressentie.



 
Bref, le schéma ci-dessus indique qu’un corps peut :
1) recevoir un flux d’énergie;
2) en absorber une partie;
3) en faire réfléchir l'autre partie.
 
Un corps parfaitement noir absorberait tout le flux d’énergie qui lui parvient (le flux d’énergie incidente). On aurait alors :

  
Dans le cas d’un corps blanc, la matière va réfléchir une bonne partie de la lumière :

  
Dans le cas d’une couleur intermédiaire (comme le vert), on pourrait avoir :

 

Planck et l’effet du corps noir


Un physicien allemand, Max Planck (1858-1947) a démontré à l’aide d’une relation mathématique complexe que l’émission des radiations émises par un corps dépend de la température.

En fait, la loi de Planck nous renseigne sur l’intensité de la lumière en fonction de la longueur d’onde et de la température.

Plus la température d’un corps est élevée, plus la longueur d’onde émise par la couleur est courte. Il en découle alors des radiations de grande intensité.

Les exercices

Les références

  • MELS
  • Rogers
  • Réunir Réussir
  • Fondation Réussite Jeunesse