Mission Enseignement et Education à l`OCA

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UNSA_2012-2013 UEL_rencontre avec astron/astrophys Yves Rabbia, UNSA OCA Lagrange chap09_bb&grav
UEL
une première rencontre avec l'astronomie
éléments pour illustrer le cours
chapitre 09 : corps noir et gravitation
Yves Rabbia, astronome
Observatoire de la Côte d'Azur,
[email protected]r
06 24 33 84 96

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UNSA_2012-2013 UEL_rencontre avec astron/astrophys Yves Rabbia, UNSA OCA Lagrange chap09_bb&grav
encore un peu de physique
indispensable pour faire marcher le kit
avant de retourner
vers les étoiles et le reste ......
corps noir
gravitation

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UNSA_2012-2013 UEL_rencontre avec astron/astrophys Yves Rabbia, UNSA OCA Lagrange chap09_bb&grav
corps noir_1 attention à la terminologie utilisée
quelques constatations
les corps "chauds" rayonnent:
exemples familiers : filament ampoule electrique, plaque chauffante, soleil, corps humain
note 1 : ici "chaud" ne signifie pas brulant, mais "doté d'une temperature"
note 2 : le rayonnement ne concerne pas seulement le domaine spectral "visible"
exemples : four à pain, atmosphère terrestre, pot d'echappement,..
la physique classique n'a pas pu expliquer le spectre de ce rayonnement
(catastrophe ultraviolette, fin 19eme siecle)
l'explication "qui va bien" est venue avec Planck ( 1900, quanta)
nous allons simplement nous interesser à la phenomenologie
et introduire quelques propriétes de ce rayonnement
les corps recevant du rayonnement en absorbent une partie
(l'autre partie est diffusée ou réflechie vers l'exterieur)
(efficacité d'absorption comprise entre 0 et 1)
l'energie absorbée contribue
à élever la temperature du corps
!

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corps noir_2 attention à la terminologie utilisée
le corps noir est une notion idéalisée, utilisable
pour approcher la réalité observable (non idéale)
corps noir = absorbeur parfait, efficacité d'absorption = 1, (maximale )
il absorbe tout le rayonnement qui lui parvient
ainsi il parait noir à nos yeux, d'où le nom ( un peu mal adapté)
corps noir = radiateur parfait,
efficacité de rayonnement = 1 (maximale)
trois aspects caractèristiques
corps noir = corps en equilibre energetique avec son environnement
il rayonne autant d'energie qu'il en reçoit
attention : "autant" ne signifie pas "identique"
paradoxe ?? on va le résoudre
MAIS ALORS : s'il rayonne il n'est pas noir ???
réponse : en effet il n'est pas noir ( "noir" = terme mal adapté)
!
!

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corps noir_3
un quatrième aspect : sollicité pour la luminance des étoiles
la densité spectrale de rayonnement est décrite par
une fonction de la longueur d'onde
gouvernée par un seul paramètre physique :
la temperature du corps ( en Kelvins)
B ( l)
l
1
12
5
2
)
T..k
c.h
exp(
.
c.h.
)(B
T
l
l
l
ou encore (plus convivial)
1
1
2
5
1
)
C
exp(
.
C
)(B
T
l
l
l
densité spectrale = distribution de puissance en fonction de la
longueur d’onde ou en fonction de la frequence
BT(l) décrite par courbe de Planck
forme et relation algébrique bien specifiques (juste pour faire peur)
Max Planck,
1858, 1947
!