Thème 1 : Observer Chapitres 4 et 5
AP - Loi de Wien et éclairages
I - Loi du déplacement de Wien
Tous les corps (= tous les objets) absorbent et émettent des
ondes électromagnétiques. Le spectre d'émission d'un corps
dépend de sa température.
Un corps noir est un corps modèle qui absorbe parfaitement
les ondes électromagnétiques quelque soit leur longueur
d'onde. Un tel objet émet aussi des ondes
électromagnétiques. Les caractéristiques du profil spectral
d'un corps noir ne dépendent que de sa température.
Plus la température est élevée, plus le spectre d'émission se
décale vers les courtes longueurs d'onde (voir figure ci-
contre).
La loi du déplacement de Wien (dite aussi "loi de Wien"),
déterminée au départ expérimentalement, permet de relier
la température T (en K) d'un corps noir à la longueur d'onde
λmax (en m) pour laquelle l'intensité du rayonnement émis
est maximale :
λmax × T = A
où A est une constante, la "constante de Wien" :
A = 2,898 × 10-3 m.K
Cette loi du déplacement de Wien est souvent utilisée pour déterminer la température de surface d'un objet assimilé à un corps noir
à partir de son spectre d'émission, même si cet objet n'est pas vraiment un corps noir.
Donnée : 0 K = - 273,15 °C
T (K) = T(°C) + 273,15
On assimile un corps humain à un corps noir, de température de surface T = 25 °C.
1. Convertir cette température en kelvin
2. Calculer la longueur d'onde pour laquelle l'intensité du rayonnement électromagnétique émis est maximal.
3. Ce rayonnement est-il visible ? Justifier
La lave émise par un volcan est assimilée à un corps noir. On mesure le profil spectral du rayonnement émis par la lave et
on trouve que l'intensité émise est maximal pour une longueur d'onde λ = 2,37 µm.
4. Calculer la température de la lave. Le résultat sera exprimé en °C.
5. La longueur d'onde pour laquelle l'intensité émise est maximale appartient-elle au domaine du visible ? Justifier.
6. Expliquer pourquoi la lave émet une lumière rouge-jaune.