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TP de physique5-S4 :2013-2014 TP réaliser par Ayoub
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Université Ibn Tofail
Faculté des Sciences
Kénitra
Nom : Prènom :
Nom : Prènom :
Nom : Prènom :
Module :
Filière :
semestre :
Corps
Noir
Gyroscope
PT
PPR
Puit de
potentiel
TP de physique5-S4 :2013-2014 TP réaliser par Ayoub
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I. But de manipulation :
Le but de ce TP est de comprendre le graphique du rayonnement d’un
corps noir.
II. Partie théorique :
En premiére approximation,une étoile peut étre assimilée à un corps noir (presque) parfait ;
la perte en énergie rayonnée restant négligeable devant celle contenue à l’interieur de
l’étoile.Les lois déterminant l’état de la matière dans un corps noir s’appuient sur des études
théoriques et expérimentales.Elles définissent :
La longueur d’onde à laquelle la luminance est maximale :
.=
4.965= 2.898 ×103 . Loi de Wien
L’énergie totale du rayonnement émise par un objet est proportionnelle à 4 :
=254
1523×4 Loi de Stefan-Boltzmann
La distribution de la luminance en fonction de la longueur d’onde :
, T=2c2h
5×1
e
KT 1 Loi de Planck
III. Manipulation :
1) Introduction :
Cliquez sur le fichier HTML pour ouvrir la simulation du spectre
du corps noir.
La courbe observée est une distribution gaussienne qui représente l’intensité
lumineuse des radiatons émises en fonction de la longueur pour une température
de surface d’un corps de déterminé (une étoile par exemple).Elle présente pour
chaque température une longueur d’onde dont l’intensité lumineuse est maximale.
Cette simulation vous permet de faire une lecture directe des valeurs numériques
associées au spectre.
Questions :
a) Lorsqu’on augmente la température le pic d’intensité maximale se déplace vers
les valeurs des longueurs d’ondes bas.
b) Les pics d’intensités maximale se situent dans le spectre du visible sous
l’intervalle du température suivant : 3568 ; 7008
c) Pour une température de l’ordre de 15000K = 1.93 ×107
alors la nature des ondes d’intensité maximale pour cette température est :
ULTRASVIOLETS (UV)
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d) Un corps à température ambiante peut émet des ondes de l’ordre
= 9.72 ×106 de nature Infrarouge(IR) mais ne sont pas
visibles car elles sont dehors du domaine du visible.
e) La formule qui lie la longueur d’onde à la fréquence des ondes
électromagnétiques est : =
f) La fréquence de la lumière rouge est limitée pas l’intervalle :
[4 × 1014 ; 4.98 ×1014]
g) La température de la terre est très bas ,alors elle correspond à des longueurs
d’ondes dans le domaine de IR (l’infrarouge) ;Alors elles ne sont pas visibles pour
nous.Au contraire dans les volcans la température est haute, elle émet des
longueurs d’ondes visibles(appartient au domaine du visible)
h) On peut détecter le rayonnement EM dégagée par la terre par le sens de
toucher.
i) à 9000K on peut voir le corps dans la limite du spectre visible alors on peut voir le
violet mais il emet plus de puissance dans le domaine du ULTRASVIOLETS (UV).
à 5000K le pic engendre tout le spectre visible alors on peut voir la lumière
blanche mais il emet plus de puissance dans la longueur d’onde correspond a
peu prés la couleur jaune.
j) Une étoile apparaissant rougeàtre dans le ciel sera plus froide qu’une étoile
apparaissant bleutée.
k) La relation qui relie la longueur d’onde maximale et la température est :
.= 2.898 ×103 .
2) Mesures et exploitation :
On compléte le tableau suivant :
T(K)
300
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
()
3.33 103
103
5 104
3.33 104
2.5 104
2 104
1.6 104
1.4 104
()
9660
2900
1450
966
724
580
483
414
T(K)
8000
9000
10000
11000
12000
13000
14000
15000
()
1.25 104
1.11 104
104
9 105
8.3 105
7.7 105
7.1 105
6.6 105
()
362
322
290
263
241
223
207
193
TP de physique5-S4 :2013-2014 TP réaliser par Ayoub
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On trace la courbe =(
)
Avec la fonction linéaire on trouve que la pente est = 0.0029 .
La relation liant et T est : = 0.0029 .
= 2.9 × 103 .
3) Spectre de quelques étoiles :
La température de surface de Bételgeuse est de 3500K et la température de surface
de Bellatrix est de 28000K.
a) Sur la photo la couleur de :
Bételgeuse : rouge
Bellatrix : violet
b) La longueur d’onde de la radiation maximale de :
Bételgeuse : =.
Bellatrix : =.
λ= 0,0029/T + 2E-10
0
0,000002
0,000004
0,000006
0,000008
0,00001
0,000012
0 0,0005 0,001 0,0015 0,002 0,0025 0,003 0,0035
λ(m)
1/T (K-1)
λmax =f(1/T)
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c) La théorie du corp noir dit : .= 2.898 ×103 .
=2.898 ×103
.
Alors pour :
Bételgeuse : =2.898×103
3500
=.
Bellatrix : =2.898×103
28000
=.
Donc elle est presque cohérent avec la théorie du corps noir.
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