Les corps noirs

• prérequis
• définition du corps noir et lois d'émission de son rayonnement
• quantification de l'énergie

Prérequis

• mécanique : l'énergie
• phénomènes vibratoires : ondes progressives
• optique : l'onde électromagnétique

Définition du corps noir et lois d'émission de son rayonnement

corps noir = absorbeur total du rayonnement EM ⇒ ce corps réémet un rayonnement électromagnétique selon 2 lois :

1. loi de Stefan : L_tot = σ . T⁴
   où σ = cste de Stefan, L_tot est la puissance totale rayonnée par unité de surface et T la température du corps.

   Autre forme équivalente : P = σ . S . T⁴
   où P est la puissance totale rayonnée et S est la surface du corps (\( \class{formule}{ L_{tot} = \dfrac{P}{S} }\))

   Lorsqu'on a un corps qui n'est pas un corps noir, L_tot = ε . σ . T⁴ (ε = l'émissivité, ∈ [0, 1])

2. loi de Wien : λ_m . T = cste
   où λ_m est la longueur d'onde du maximum du spectre d'émission (intensité émise en fonction de la longueur d'onde - voir graphe) et T la température du corps

Quantification de l'énergie

Pour expliquer l'allure du spectre observé (intensité émise en fonction de la longueur d'onde - voir graphe), Planck émet l'hypothèse que ce rayonnement est émis par paquets (particules = photons), chaque paquet ayant une énergie E = h . ν

où la constante de proportionnalité h est appelée constante de Planck, et vaut 6,63 . 10^-34 J.s = 4,14 . 10^-15 eV.s